Как найти число нейтронов в атоме

Соавтор(ы): Bess Ruff, MA. Бесс Руфф — аспирантка Университета штата Флорида, работает над получением степени PhD по географии. Получила степень магистра экологии и менеджмента в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре в 2016 году. Проводила исследования для проектов по морскому пространственному планированию в Карибском море и обеспечивала научную поддержку в качестве дипломированного участника Группы устойчивого рыболовства.

Количество просмотров этой статьи: 209 488.

В атомах одного и того же элемента число протонов неизменно, в то время как число нейтронов может меняться. Зная, сколько нейтронов содержится в конкретном атоме, вы сможете определить, является ли он обычным атомом или изотопом, который будет иметь меньшее или большее количество нейтронов. [1] X Источник информации Определить количество нейтронов в атоме — довольно просто. Все, что вам нужно сделать для расчета количества нейтронов в атоме или изотопе, — это следовать нашим инструкциям и держать под рукой периодическую таблицу.

Определение числа нейтронов в атомах (не изотопах)

Найдите элемент в периодической таблице. Для примера мы будем рассматривать осмий (Os), который находится в шестом периоде (шестой ряд сверху).

Найдите атомную массу элемента. Это число обычно находится под символом элемента. Обратите внимание, что в варианте периодической системы в нашем примере атомная масса не приведена (это не всегда так; во многих вариантах периодической системы атомная масса указана). Атомная масса осмия — 190,23.

• Атомная масса — среднее число изотопов конкретного элемента, обычно она не выражается целым числом.

Вычтите атомный номер из атомной массы. Поскольку абсолютная часть атомной массы приходится на протоны и нейтроны, вычитание числа протонов (то есть атомного номера, который равен числу протонов) из атомной массы дает число нейтронов в атоме. Цифры после десятичной запятой относятся к очень малой массе электронов в атоме. В нашем примере: 190 (атомный вес) – 76 (число протонов) = 114 (число нейтронов).

Практикум із розв’язування задач № 6

Опрацювавши цей практикум, ви навчитесь розв’язувати задачі на енергію зв’язку атомного ядра, закони радіоактивного розпаду, взаємозв’язок маси та енергії, випромінювання та поглинання світла атомами.

Наведемо алгоритм й окремі методичні поради щодо розв’язування задач.

1. Під час розв’язування задач із розділу»електрон в атомі» приймають за класичну частинку, оскільки його кінетична енергія має величину порядку кількох електрон-вольт.

2. Енергетичний спектр атома складається із набору дискретних значень енергій W_k (k = 1 — основний стан, k > 1 — збуджений). Щоб перевести атом у збуджений стан, йому потрібно надати певну енергію, яку можна отримати, наприклад, під час захоплення фотона. Поглинаються лише ті фотони, енергія яких відповідає різниці енергій двох дискретних рівнів hv = W₂ – W₁.

номер орбіти, на яку переходить, а n₂ = 3, 4, 5, 6 — з якої переходить електрон.

4. Зазначена в таблиці Д. Менделєєва атомна маса хімічного елемента — це середньовживана величина від усіх ізотопів елемента, що трапляються в природі. Тому під час розрахунку дефекту маси, енергії зв’язку, маси ізотопів її потрібно визначати з відповідних довідкових таблиць.

5. У скороченому запису реакції спочатку записують хімічний символ вихідного ядра. Далі наводять позначення частинок, які бомбардують і вилітають із нього. Потім — хімічний символ продукту реакції. Елементарні частинки позначають такими символами: р — протон, n — нейтрон, d — дейтон ( 2 ₁H), α-частинка ( 4 ₂He ), γ-випромінювання (фотон).

6. Задачі, пов’язані з ядерними реакціями, розв’язують із застосуванням законів збереження: знаходження невідомої частинки або ізотопу, які беруть участь у реакції, перевірка вірогідності її запису — закони збереження електричного заряду й сумарної кількості нуклонів; знаходження кінетичної енергії частинок (продуктів реакції), напрямку їх руху — закони збереження імпульсу та енергії. Під час розрахунку енергії виходу ядерної реакції (її теплового ефекту) маси спокою ядер замінюють масами атомів.

8. Під час розв’язування задач із використанням закону радіоактивного розпаду враховують таке: якщо проміжок часу Δt, впродовж якого здійснюється розпад, набагато менше періоду напіврозпаду T ізотопа (Δt T), то кількість ядер, що не розпалися, практично залишається незмінною величиною, яка дорівнює їх початковому значенню N₀. З метою знаходження кількості ядер ΔN, що розпалися, закон радіоактивного розпаду можна записати так: ΔN = λΝ₀Δt; якщо цей проміжок часу Δt і період напіврозпаду T є величинами одного порядку, то закон радіоактивного розпаду має вигляд:

Приклади розв’язування задач

Задача 1. Знайти радіуси трьох перших Боровських електронних орбіт в атомі Гідрогену і швидкості електрона на них.

Задача 2. Знайти період обертання електрона на першій Боровській орбіті атома Гідрогену і його кутову швидкість.

Задача 3. Знайти найбільшу і найменшу довжини хвиль у видимій частині спектра випромінювання атома Гідрогену.

Задача 4. Знайти енергію зв’язку ядра ізотопу Літію 7 ₃Li.

Задача 5. Радіоактивний Натрій 24 ₁₁Na розпадається, випускаючи β-частинки. Період його напіврозпаду становить 14,8 год. Обчислити кількість атомів, що розпалися в 1 мг радіоактивного препарату за 10 год.

Задачі для самостійного розв’язування

• 1(п). Будова атома (ядро — електрони) нагадує будову Сонячної системи (Сонце — планети). У чому відмінність між ними?
• 2(п). Чим відрізняється атом, що перебуває в основному стані, від того, що перебуває у збудженому?
• 3(п). Чому α-частинки, що випромінюються радіоактивними препаратами, не викликають ядерних реакцій у важких елементах?
• 4(п). Чим відрізняються за будовою ядра атомів радіоактивних елементів від звичайних?
• 5(с). Визначте енергію, що вивільняється під час переходу електрона у атомі Гідрогену із третьої орбіти на першу.
• 6(с). Наскільки зміниться енергія електрона в атомі Гідрогену під час випромінювання фотона з довжиною хвилі 4,86 · 10 -7 м?
• 7(с). Обчисліть повну енергію електрона, що перебуває на другій орбіті атома Гідрогену.
• 8(с). Обчисліть повну енергію електрона, що перебуває на третій орбіті атома Гідрогену.
• 9(с). Яка будова ядра ізотопу Літію 7 ₃Li?
• 10(с). Чим відрізняються ядра ізотопів Азоту 14 ₇N i 15 ₇N?
• 11(с). Яка будова ядра ізотопу Калію 39 ₁₉К?
• 12(с). Чим відрізняються ядра ізотопів Оксигену 16 ₈O; 17 ₈O; 18 ₈O?
• 13(с). Внаслідок захоплення α-частинки ядром ізотопу Азоту 14 ₇N утворюються невідомий елемент і протон. Запишіть реакцію і визначте невідомий елемент.
• 14(с). Як змінюються масове число і номер елемента під час протонного радіоактивного розпаду?
• 15(с). Знайдіть продукт реакції під час бомбардування ядер ізотопу Магнію 24 ₁₂Mg α-частинками, якщо в ній виділяються нейтрони.
• 16(с). Запишіть схему ядерної реакції і визначте невідомий елемент, що утворюється під час бомбардування ядер ізотопів Алюмінію 17 ₁₃ Al α-частинками, один з продуктів реакції — нейтрон.
• 17(д). Під час переходу електрона з невідомої орбіти на другу атом Гідрогену випромінює світло із довжиною хвилі 4,34 · 10 -7 м. Знайдіть її номер.
• 18(д). Під час випромінювання атомом Гідрогену фотона його повна енергія змінюється на 2,56 еВ. Знайдіть довжину хвилі випромінюваного світла.
• 19(д). Радіус орбіти електрона в атомі Гідрогену становить 2 · 10 -10 м. Фотони якої довжини хвилі можуть викликати його іонізацію?
• 20(д). З якою частотою обертається електрон в атомі Гідрогену, перебуваючи на коловій орбіті радіусом 5 · 10 -11 м?
• 21(д). Знайдіть кінетичну, потенціальну і повну енергії електрона на першій Боровській орбіті.
• 22(д). Знайдіть кінетичну енергію електрона, що перебуває на к-й орбіті атома Гідрогену, для k = 1, 2, 3 та ∞.
• 23(д). Обчисліть дефект маси ядра ізотопу 20 ₁₀Ne.
• 24(д). Визначте період напіврозпаду Радону, якщо за 1 добу з 1 млн атомів розпадається 175 000.
• 25(д). Яку мінімальну енергію необхідно витратити, щоб зруйнувати ядро ізотопу Гелію 4 ₂Не?
• 26(д). Визначте дефект маси ядра ізотопу Гідрогену 2 ₁Н.
• 27(в). Електрон в атомі Гідрогену може перебувати на колових орбітах радіусами 0,5 · 10 -8 м і 2 · 10 -10 м. Як відносяться кутові швидкості обертання електрона на них?
• 28(в). Під час опромінення парів ртуті електронами енергія її атома збільшилася на 4,9 еВ. Яку довжину хвилі він випромінюватиме під час переходу в основний стан?
• 29(в). Скільки ядер розпадається за 1 с із кожного мільярда ядер ізотопу Йоду 131 ₅₃І?
• 30(в). За 8 год початкова маса радіоактивного ізотопу зменшилася в три рази. У скільки разів вона зменшиться за добу?

Як визначити число протонів

Атом кожного хімічного елемента – це своя власна неповторна система, з певним, властивим тільки йому кількістю дрібних часток – нейтронів, електронів і протонів. У центрі атома знаходиться ядро, позитивно заряджене за рахунок протонів. Там же розташовуються і нейтральні частинки – нейтрони. Навколо обертаються електрони, що несуть негативні заряди.

Інструкція

Таблиця Д.І. Менделєєва розділена на періоди і групи. В результаті кожен елемент має своє певне місце «проживання», під конкретним номером, що зазначено в кожній клітині таблиці. Крім цього там же дано точне значення відносної атомної маси, яке при розрахунках необхідно округляти до цілого числа. Виняток становить тільки атом хлору, який має дробове значення, а саме Ar (Сl) = 35,5.

Існує кілька правил, згідно з якими можна дати характеристику атому. Кількість протонів (р) визначається за порядковим номером елемента. Їх число збігається з кількістю електронів (e), тобто, скільки в атомі частинок з позитивним зарядом, стільки ж має бути і з негативним. У характеристику атомів входить ще і визначення числа нейтронів (n). Щоб знайти їх кількість, потрібно з відносною атомною маси елемента відняти порядковий номер.

Приклад № 1. Визначте число часток (протонів. Нейтронів, електронів) в хімічному елементі № 5Елемент № 5 – це бор (B). Якщо його номер дорівнює 5, отже, протонів теж буде 5. Так як чіслопротонов і електронів збігається, значить і електронів теж 5. Знайдіть число нейтронів. Для цього відніміть з відносно атомної маси (Ar (B) = 11) порядковий номер № 5Общая запис: р = + 5e = – 5n = 11 – 5 = 6

Приклад № 2. Визначте число часток (протонів. Нейтронів, електронів) в хімічному елементі № 56Елемент № 56 – це барій (Bа). Якщо його номер дорівнює 56, отже, протонів теж буде 56. Так як чіслопротонов і електронів збігається, значить і електронів теж 56. Знайдіть число нейтронів. Для цього відніміть з відносно атомної маси (Ar (Bа) = 137) порядковий номер № 56Общая запис: р = + 56e = – 56n = 137 – 56 = 71

Щоб знайти кількість протонів в атомі, визначте його місце в таблиці Менделєєва. Знайдіть його порядковий номер у періодичній таблиці. Він буде дорівнює кількості протонів в атомному ядрі. Якщо досліджується ізотоп, подивіться на пару чисел, що описують його властивості, нижнє число буде дорівнює кількості протонів. У тому випадку, якщо відомий заряд атомного ядра, можна дізнатися кількість протонів, поділивши його значення на заряд одного протона.

Вам знадобиться

• Для того щоб знайти кількість протонів, дізнайтеся значення заряду протона або електрона, візьміть таблицю ізотопів, періодичну таблицю Менделєєва.

Інструкція

Визначення кількості протонів відомого атома.В тому випадку, коли відомо, який атом досліджується, знайдіть його розташування в періодичній таблиці. Визначте його номер в цій таблиці, знайшовши осередок відповідного елемента. В даному осередку знайдіть порядковий номер елемента, який відповідає досліджуваному атому. Цей порядковий номер і буде відповідати кількості протонів в атомному ядрі.

Як знайти протони в ізотопе.Многіе атоми мають ізотопи, що відрізняються масами ядер. Саме тому тільки маси ядра недостатньо для однозначного визначення атомного ядра. При описі ізотопу перед записом його хімічного позначення завжди записується пара чисел. Верхнє число показує масу атома в атомних одиницях маси, а нижня позначає заряд ядра. Кожна одиниця заряду ядра в такому записі відповідає одному протону. Таким чином, кількість протонів дорівнює нижньому числа в запису даного ізотопу.

Як знайти протони, знаючи заряд ядра.Часто властивості атома характеризується зарядом його ядра. Для того щоб визначити кількість протонів в ньому, необхідно перевести його в кулони (якщо він поданий в кратних одиницях). Потім поділіть заряд ядра на модуль заряду електрона. Це пов’язано з тим, що оскільки атом електрично нейтральний, то кількість протонів в ньому дорівнює кількості електронів. Причому заряди їх рівні по модулю і протилежні за знаком (протон має позитивний заряд, електрон – негативний). Тому заряд ядра атома поділіть на число 1,6022 • 10 ^ (- 19) кулон. В результаті вийде кількість протонів. Оскільки методи вимірювання заряду атома недостатньо точні, в тому випадку, якщо при розподілі вийшло дробове число, округлите його до цілого.

Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва є дозволеним довідковим матеріалом на всіх видах контролю.

Related News

Схожі статті