Строение атома и электронные конфигурации 2.0
На этой странице вы узнаете- Какой паспорт у атомов?
- Что общего у электронов и студентов?
Всё, что окружает нас в повседневной жизни имеет сложное строение: от чайника на плите до улиц города. Не менее сложным строением обладает и крохотный атом. В этой статье поговорим о его электронных конфигурациях.
Общее об атомеВспомним самую важную информацию об атоме.
Долгое время ученые не могли выяснить, из чего состоит атом. Впоследствии было установлено, что атом состоит из элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов.
Чтобы объяснить расположение элементарных частиц была предложена планетарная модель атома. Она гласит следующее: вокруг каждого ядра находятся электроны, которые располагаются вокруг него определенным образом, как и планеты вокруг Солнца. Подробнее о строении атома можно почитать в статье «Строение атома и электронные конфигурации 1. 0».
В это статье мы сфокусируемся на электронах в атоме.
Валентные и неспаренные электроныПоследний энергетический уровень называют внешним. На нем находятся валентные электроны, то есть электроны на внешней (валентной) оболочке атома.
Неспаренными называют электроны, которые находятся по одиночке в квантовых ячейках. При этом они тоже являются валентными электронами, то есть могут участвовать в образовании химических связей с другими элементами. Таким образом, можно сказать, что неспаренные и валентные электроны — близкие родственники: похожи, но не одинаковы. |
Сравним, какая же связь существует между валентными и неспаренными электронами. При образовании химической связи возможны два механизма: обменный и донорно-акцепторный. Более распространен обменный механизм, благодаря которому атомы выделяют по одному электрону на внешнем электронном уровне и образуют “коннекшн” (общую электронную пару).
Из этого следует правило:
Все неспаренные электроны являются валентными, но не все валентные электроны должны быть неспаренными. |
У каждого атома или иона есть “паспорт” расположения электронов по энергетическим уровням. Такой паспорт называется электронной конфигурацией.
Электронная конфигурация — это формула, отражающая распределение электронов по электронным оболочкам атома.
Что общего у электронов и студентов? Пусть электрон — это студент. А где обычно живут студенты? В общаге! Давайте нарисуем общежитие для электронов: — В нём есть отдельные комнаты — максимум 2 электрона. |
Более подробно про расположение электронов можно почитать в статье «Особенности строения электронных оболочек атомов элементов». .
Электронную конфигурацию ионов можно написать по тем же правилам, что и электронную конфигурацию атомов, только при этом нужно учитывать, какой заряд (положительный или отрицательный) у частицы.
Если атом принимает электроны, то он становится анионом, если отдаёт электроны – то катионом.
Атом может отдать или принять электроны таким образом, чтобы внешний энергетический уровень был максимально заполнен, так как это энергетически выгодно. Полностью заполненный подуровень является очень устойчивым — такую конфигурацию имеют все благородные газы, и к ней стремятся ионы.
Рассмотрим пример с образованием сульфид-аниона S2-.
- 3 энергетический уровень является внешним для атома серы, на нем располагается 6 электронов, 2 из которых являются неспаренными.
- К этим электронам могут добавиться два “соседа”, благодаря которым p-подуровень заполняется полностью и обретает стабильную конфигурацию.
- Так как каждый из электронов имеет заряд (-1), то суммарно после их присоединения к сере образуется сульфид-анион S2-
- Электроны заполняются определенным образом на энергетических уровнях вокруг атома.
- Электронная конфигурация помогает нам узнать, на каком уровне и подуровне располагается определенное число электронов.
- Если к нейтральному атому добавить электроны, то он превращается в анион, если же отобрать электроны — образуется катион.
- Атом стремится обладать наиболее устойчивой электронной конфигурацией, при которой энергетический уровень/подуровень является заполненным.
Задание 1.
Внешним энергетическим уровнем называется :
- Первый энергетический уровень
- Последний энергетический уровень
- Энергетический уровень с наименьшей энергией
Задание 2.
Максимальное число электронов на внешнем энергетическом уровне равно:
- 5
- 6
- 7
- 8
Задание 3.
Количество валентных электронов, в большинстве случаев, равно:
- Номеру группы
- Номеру периода
- Порядковому номеру элемента
- Массовому числу элемента
Задание 4.
Сколько электронов необходимо для заполнения энергетического уровня атома углерода?
- 2
- 3
- 4
- 5
Задание 5.
Электронной конфигурации какого благородного газа будет соответствовать электронная конфигурация хлорид-иона?
- Аргона
- Неона
- Криптона
- Ксенона
Ответы: 1. — 2; 2. — 4; 3. — 1; 4. — 3; 5. — 1.
Строение атома – материалы для подготовки к ЕГЭ по Химии
Автор статьи — профессиональный репетитор И. Давыдова (Юдина).
Атом – в переводе с древнегреческого – неделимый – это наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Современные представления о строении атома требуют для понимания знаний основ квантовой механики, поэтому мы ограничимся упрощенной моделью.
Атом состоит из ядра (в составе которого протоны и нейтроны) и электронов. Несмотря на то, что ядро составляет большую часть массы атома, оно очень мало.
Заряд z | Масса m | |
Протон p+ | +1 | 1 |
Нейтрон n0 | 0 | 1 |
Электрон e– | -1 | 0 |
Количество протонов равно количеству электронов и равно номеру атома в периодической таблице. Число нейтронов равно разности атомной массы и номера элемента.
Бор – пятый элемент периодической таблицы, в его атоме 5 протонов и 5 электронов. Атомная масса ≈ 11, количество нейтронов равно 11 – 5 = 6.
Элементы, имеющие одинаковое количество протонов в ядре, но различающиеся числом нейтронов, называются изотопами.
Например, 35Cl и 37Cl – изотопы, различающиеся атомной массой и количеством нейтронов.
Число протонов | Число нейтронов | Число электронов | |
35Cl | 17 | 18 | 17 |
37Cl | 17 | 20 | 17 |
Вокруг ядра по различным траекториям – орбиталям движутся электроны. Каждой орбитали соответствует определенный уровень энергии, чем ближе орбиталь к ядру, тем меньшей энергией должен обладать электрон, чтобы находиться на ней.
Порядок заполнения орбиталей:
- Принцип наименьшей энергии: в первую очередь электроны заполняют наиболее низкие по энергии уровни (ближайшие к ядру).
Энергия орбиталей на уровнях и подуровнях изменяется следующим образом: 1s < 2s < 2р < Зs < Зр < 4s < 3d < 4р < 5s <4d < 5р < 6s < 4f ≈ 5d < 6p < 7s < 5f ≈6d < 7p . (●)
Число орбиталей на энергетическом уровне | Максимальное количество электронов на этих орбиталях | |
s | 1 | 2 |
p | 3 | 6 |
d | 5 | 10 |
f | 7 | 14 |
Перед оставшимися двумя принципами введем понятие спина электрона. Спин – характеристика самого электрона, представить его (это упрощенная модель, а ненастоящий физический смысл понятия спин!) можно как направление движения электрона вокруг своей оси: по или против часовой стрелки.
- Принцип Паули: на каждой орбитали может быть не более двух электронов, причем их спины должны быть различными.
- Правило Хунда: суммарный спин системы должен быть максимально возможным.
Рассмотрим заполнение орбиталей электронами на нескольких примерах. У каждого следующего элемента таблицы Менделеева на один протон и один электрон больше, чем у предыдущего. У элементов n-го периода заполнены предыдущие n-1 электронные уровни.
– магний – двенадцатый элемент, имеет по 12 протонов и электронов. Распределим эти электроны в соответствии с (●), не забывая, что на каждом подуровне может быть не более двух электронов.
Магний – элемент третьего периода, следовательно, первый и второй энергетические уровни полностью заполнены – 1s22s22p6.Магний находится во второй группе, значит, на третьем уровне у него два электрона – 3s2. Итого получаем1s22s22p63s2.
В атоме магния в основном состоянии нет неспаренных электронов.
Если атому сообщили дополнительную энергию (например, нагрели), то электронная пара может распарится и один из электронов переходит на свободную орбиталь того же энергетического уровня. В возбужденном состоянии атом магния имеет два неспаренных электрона и может образовать две связи (валентность II).
– фосфор – пятнадцатый элемент, распределяем 15 электронов: Фосфор – элемент третьего периода, следовательно, первый и второй энергетические уровни полностью заполнены – 1s22s22p6.Фосфор находится в пятой группе, значит, на третьем уровне у него пять электронов – 3s23p3. Итого получаем1s22s
В атоме фосфора в основном состоянии 3 неспаренных электрона. В возбужденном состоянии атом фосфора имеет пять неспаренных электронов и может образовать пять связей (валентность V).
– цирконий – сороковой элемент, распределяем 40 электронов. Цирконий – элемент пятого периода, следовательно, первые четыре энергетических уровня полностью заполнены – 1s22s22p63s23p64s23d104p6.Заполнение пятого уровня начинается с 5s
В атоме циркония в основном состоянии 2 неспаренных электрона.
В возбужденном состоянии цирконий имеет четыре неспаренных электрона.
Исключениями из общего порядка заполнения электронных подуровней являются хром, марганец, медь, серебро и золото – у них наблюдается «провал» электрона с внешного s – подуровня на предвнешний d. Например, электронные конфигурации хрома и меди вместо 4s
Задания для тренировки:
- Сколько протонов и электронов содержит ион NO2–
1) 46p, 46e
2) 23p, 24e
3) 23р, 23e
4) 46p, 47e - Чем отличаются изотопы одного и того же химического элемента?
1) Числом протонов
2) Числом электронов
3) Зарядом ядра
4) Массовым числом - Укажите атом, в котором больше всего электронов:
2) 40Аr
3) 41Ar
4) 39К - Изобразить электронно-графическую схему атома хлора в основном и всех возможных возбужденных состояниях. Какие валентности способен проявлять хлор?
- Объяснить, почему сера проявляет валентность VI, а кислород – не проявляет, хотя оба эти элемента содержат по 6 электронов на внешнем слое.
«Наивысшая музыкальность в области мысли». Теория Н. Бора о строении атомов и молекул
1547
Добавить в закладки
На становление квантовой теории повлияли многие ученые: Д. Максвелл, М. Планк, А. Эйнштейн и другие. По словам Луи де Бройля, «революцию в физике» произвел, в том числе Нильс Бор.
5 апреля 1913 года датский физик-теоретик Нильс Бор завершил научную статью «О строении атомов и молекул» и в июле опубликовал ее в «Философском журнале». Статья стала одной из самых известных работ в научном сообществе и определила дальнейшее развитие науки в XX веке. Спустя девять лет после публикации своей работы Нильс Бор получил Нобелевскую премию по физике.
Есть свидетельства, что Бор работал под руководством Эрнеста Резерфорда в лаборатории в Манчестере, где познакомился с теорией о планетарном строении атома. Бор понимал неточность и несовершенство версии Резерфорда, поэтому поставил перед собой задачу ответить на вопрос устойчивости планетарных атомов и найти законы, которые подтверждали бы это. Доказательства Бор нашел в спектральных формулах атома водорода, которые сформулировал Иоганн Бальмер.
Планетарная модель атома Резерфорда
Источник: obrazovaka.ru
Боровская модель строения атома совместила в себе модель Эрнеста Резерфорда, который предполагал, что атом состоит из положительно заряженного ядра и электронов вокруг него, и гипотезу Макса Планка о квантовании энергии. Применение теории квантов Макса Планка считают главным достижением. Этим он впервые объяснил распределение спектральных линий в спектре водорода и в целом строение водородного атома.
Также в работе Бор утверждает, что атом может пребывать в стационарном состоянии и не излучать энергию. Однако при смене состояний происходит энергетическое излучение, равное разнице между энергиями состояний. Явление объясняется тем, что при равномерном движении тела по окружности механическая работа равна нулю. И это говорит о том, что частота излучаемого света никак не связана с частотой вращения электрона вокруг ядра.
Несмотря на противоречия, которые Резерфорд увидел в этой теории, она успешно вошла в научный мир. Этому способствовали формулы, которые предложил Бор. По ним можно было теоретически вычислить диаметр атома водорода, частоту обращения электрона по основной орбите, значение постоянной Ридберга, от которой зависела частота в спектре атомов водорода, и среднее значение кинетической энергии электрона за одно полное обращение. Кроме того, Нильс Бор рассчитал спектр однократно ионизированного атома гелия. Это помогло подтвердить, что у атома есть стационарные энергетические состояния.
Нильс Бор
Источник: vokrugsveta.ru
Теория Бора легла в основу понимания переходов между энергетическими уровнями атомов и дала знания о наличии спектра у всех атомов и молекул. Высоко оценил теорию А. Эйнштейн: «Все мои попытки приспособить теоретические основы физики к этим результатам [то есть следствиям закона Планка для излучения черного тела] потерпели полную неудачу. Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточным, чтобы позволить Бору — человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем — найти главные законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это мне кажется чудом и теперь. Это наивысшая музыкальность в области мысли».
Материал подготовлен на основе открытых источников.
Фото на странице: vokrugsveta.ru
Фото на главной странице: indicator.ru
Автор Ольга Скибина
квантовая теория нильс бор строение атома
Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Экологи Пермского Политеха нашли способ снизить выбросы парниковых газов от цементных заводов
14:00 / Экология
Поздравляем академика Абела Гезевича Аганбегяна с юбилеем!
13:20 / История, Наука и общество, Экономика
Российская академия наук: три века в поисках знаний. «В мире науки» № 5-6
13:00 / История, Наука и общество
Томские студенты обнаружили большой средневековый могильник
12:00 / Археология
Согревающие волны СВЧ-печей изобретателя Перси Спенсера
10:00 / Наука и общество
Всероссийский фестиваль NAUKA 0+ стартовал в Москве
22:46 / Наглядный пример, Наука и общество, Экспертный разговор
Продолжительность светового дня влияет на уровень опиоидных рецепторов в бурой жировой ткани
19:48 / Биология
В Президентской академии обсудят научно-технологическое развитие России
19:00 / Наука и общество
Флагманские проекты телеканалов «Наука» и «Живая Планета» покажут на фестивале НАУКА 0+
18:30 / Наука и общество
Продолжается прием заявок в Акселератор Московского университета
18:00 / Наука и общество
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. “Очевиднное – невероятное” эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. “Очевидное – невероятное” эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
Смотреть все
2.1: Атомы, изотопы, ионы и молекулы – Обзор атомной структуры
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 12654
- Безграничный
- Безграничный
Цели обучения
- Обсудить электронные и структурные свойства атома
Атом — наименьшая единица вещества, сохраняющая все химические свойства элемента. Атомы объединяются, образуя молекулы, которые затем взаимодействуют, образуя твердые тела, газы или жидкости. Например, вода состоит из атомов водорода и кислорода, которые, объединившись, образуют молекулы воды. Многие биологические процессы посвящены расщеплению молекул на составные атомы, чтобы их можно было собрать в более полезную молекулу.
Атомные частицы
Атомы состоят из трех основных частиц: протонов, электронов и нейтронов. Ядро (центр) атома содержит протоны (положительно заряженные) и нейтроны (без заряда). Самые внешние области атома называются электронными оболочками и содержат электроны (отрицательно заряженные). Атомы обладают различными свойствами в зависимости от расположения и количества их основных частиц.
Атом водорода (H) содержит только один протон, один электрон и не содержит нейтронов. Это можно определить, используя атомный номер и массовое число элемента (см. понятие об атомных числах и массовых числах).
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Структура атома: Элементы, такие как гелий, изображенные здесь, состоят из атомов.
Атомная масса
Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, около 1,67 × 10 -24 граммов. Ученые определяют это количество массы как одну атомную единицу массы (аму) или один дальтон. Несмотря на то, что протоны имеют одинаковую массу, они заряжены положительно, а нейтроны заряда не имеют. Следовательно, количество нейтронов в атоме вносит значительный вклад в его массу, но не в его заряд.
Электроны намного меньше по массе, чем протоны, и весят всего 9,11 × 10 -28 граммов, или около 1/1800 атомной единицы массы. Следовательно, они не вносят большого вклада в общую атомную массу элемента. При рассмотрении атомной массы принято игнорировать массу любых электронов и вычислять массу атома, основываясь только на числе протонов и нейтронов.
Электроны вносят большой вклад в заряд атома, поскольку каждый электрон имеет отрицательный заряд, равный положительному заряду протона. Ученые определяют эти заряды как «+1» и «-1». В незаряженном нейтральном атоме число электронов, вращающихся вокруг ядра, равно числу протонов внутри ядра. В этих атомах положительные и отрицательные заряды компенсируют друг друга, что приводит к атому без суммарного заряда.
Плата | Масса (а.е.м.) | Местоположение | |
---|---|---|---|
протон | +1 | 1 | ядро |
нейтрон | 0 | 1 | ядер |
электрон | -1 | 0 | орбиталей |
Изучение свойств электронов : Сравните поведение электронов с поведением других заряженных частиц, чтобы узнать свойства электронов, такие как заряд и масса.
Объем атомов
Принимая во внимание размеры протонов, нейтронов и электронов, большая часть объема атома — более 99 процентов — фактически представляет собой пустое пространство. Несмотря на все это пустое пространство, твердые объекты не просто проходят друг через друга. Электроны, окружающие все атомы, заряжены отрицательно и заставляют атомы отталкиваться друг от друга, не позволяя атомам занимать одно и то же пространство. Эти межмолекулярные силы не позволяют вам провалиться сквозь такой объект, как ваш стул.
Интерактивный элемент
Интерактив: построй атом : построй атом из протонов, нейтронов и электронов и посмотри, как изменяются элементы, заряд и масса. Тогда сыграйте в игру, чтобы проверить свои идеи!
Ключевые моменты
- Атом состоит из двух областей: ядра, которое находится в центре атома и содержит протоны и нейтроны, и внешней области атома, которая удерживает электроны на орбите вокруг ядра.
- Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, около 1,67 × 10-24 грамма, которую ученые определяют как одну атомную единицу массы (а.
е.м.) или один дальтон.
- Каждый электрон имеет отрицательный заряд (-1), равный положительному заряду протона (+1).
- Нейтроны — это незаряженные частицы, находящиеся внутри ядра.
Ключевые термины
- атом : Наименьшее возможное количество вещества, которое все еще сохраняет свою идентичность как химический элемент, состоящий из ядра, окруженного электронами.
- протон : Положительно заряженная субатомная частица, входящая в состав ядра атома и определяющая атомный номер элемента. Он весит 1 а.е.м.
- нейтрон : Субатомная частица, входящая в состав ядра атома. У него нет заряда. По массе он равен протону или весит 1 а.е.м.
Эта страница под заголовком 2.1: Атомы, изотопы, ионы и молекулы — обзор атомной структуры распространяется по лицензии CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована компанией Boundless.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- Безграничный
- Количество столбцов печати
- Два
- Печать CSS
- Плотный
- Лицензия
- CC BY-SA
- Версия лицензии
- 4,0
- Показать оглавление
- нет
- Теги
Атомная структура Определение и значение
- Основные определения
- Викторина
- Примеры
- Британский
Показывает уровень сложности слова.
Сохрани это слово!
Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.
сущ. Физика.
структура атома, теоретически состоящая из положительно заряженного ядра, окруженного и нейтрализованного отрицательно заряженными электронами, вращающимися по орбитам на различных расстояниях от ядра, строение ядра и расположение электронов различаются у различных химических элементов.
ВИКТОРИНА
Сыграем ли мы «ДОЛЖЕН» ПРОТИВ. “ДОЛЖЕН” ВЫЗОВ?
Следует ли вам пройти этот тест на «должен» или «должен»? Это должно оказаться быстрым вызовом!
Вопрос 1 из 6
Какая форма обычно используется с другими глаголами для выражения намерения?
Происхождение атомной структуры
Впервые записано в 1895–1900 гг.
Слова рядом с атомной структурой
атомный номер, атомная куча, атомная сила, атомы, атомный спектр, атомная структура, атомная теория, атомный ветеран, атомный объем, атомный вес , атомизм
Dictionary.com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2022
Как использовать атомарную структуру в предложении
«Он учится исключительно на атомной структуре, не используя никакой другой информации… и не делает предположений о том, какая структура особенности могут быть важны», — говорят авторы.
Глубокое обучение решает еще одну ключевую загадку биологии: структура РНК|Веер ракушек|31 августа 2021 г.|Центр Singularity
Итак, один из ключей к созданию материалов с худшими проводниками и лучшими изоляторами — изменение атомной структуры материала.
Худший проводник в мире может изменить правила игры в условиях климатического кризиса|Клэр Мальдарелли|23 июля 2021 г.|Popular-Science
Атомная структура графита не подходит для удержания жидкостей на месте, поэтому алмазы превращаются в графит, эти жидкости выделяются в виде газа.
Алмазы содержат остатки древней атмосферы Земли|Монро Хаммонд|20 июля 2021 г.|Popular-Science
И химические примеси, и атомная структура играют роль в цвете из-за того, как они изменяют спектр поглощения света минералом.
Как минералы и горные породы отражают радугу, светятся в темноте и поражают воображение|Лорен Леффер|28 июня 2021|Популярная наука
одетые модели, демонстрирующие последние достижения европейского минимализма.
Самый трагический призрак Нью-Йорка любит минималистскую шведскую моду|Нина Строхлич|8 января 2015 г.|DAILY BEAST
Черных американцев считают расой; другой — расизм как социальная структура.
Ни богов, ни копов, ни господ|Джеймс Пулос|1 января 2015|DAILY BEAST
Следуя этой цепочке рассуждений до ее логического завершения, путь к достижению мира во всем мире состоит в том, чтобы дать всем атомные бомбы.
Санта терпит неудачу еще раз|P. Дж.
О’Рурк|27 декабря 2014 г.|DAILY BEAST
Это происходит не из-за плохих лидеров или поляризованной политики, а из-за того, что структура управления имеет фатальные недостатки.
Красная лента душит добрых самаритян|Филип К. Ховард|27 декабря 2014|DAILY BEAST
И структура аккордов для тех из вас, кто играет на музыкальных инструментах, неожиданна и заслуживает внимания.
Да, я люблю рождественскую музыку. Перестаньте смеяться.|Майкл Томаски|24 декабря 2014 г.|DAILY BEAST
Но жилище означает особый тип строения – здание, занимаемое человеком, – место, где он живет.
Ассимиляционная память|Маркус Дуайт Ларроу (он же профессор А. Луазетта)
Здание, похожее на мечеть значительных размеров, располагалось посреди манговой рощи.
Красный год|Луи Трейси
Не успел я наступить на хрупкую конструкцию, как она внезапно и необъяснимо рухнула посередине.
The Pit Town Coronet, Volume I (of 3)|Charles James Wills
Однако в обычной работе безопаснее основывать различие на размере, чем на структуре.
Руководство по клинической диагностике|Джеймс Кэмпбелл Тодд
Они сочетают фиксацию с процессом окрашивания и по-разному окрашивают каждую нормальную и аномальную структуру в крови.
Руководство по клинической диагностике|Джеймс Кэмпбелл Тодд
Определение атомной структуры из Британского словаря
атомная структура
сущ. количество электронов. Количество электронов равно количеству протонов: таким образом, вся сущность электрически нейтральна
Английский словарь Коллинза – полное и полное цифровое издание 2012 г. © William Collins Sons & Co. Ltd., 1979, 1986 © HarperCollins Издательства 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012
Структура атома
Структура атомаАтом и электромагнитное излучение
Основные Субатомные частицы | Электромагнитный Радиация |
Свет и другие формы электромагнитного излучения |
Фундаментальный субатомный Частицы
Частица | Символ | Платный | Масса | |
электрон | е – | -1 | 0,0005486 а.![]() | |
протон | р + | +1 | 1.007276 а.е.м. | |
нейтрон | нет или | 0 | 1.008665 аму |
Число протонов, нейтронов и электронов в атоме можно определить из набора простых правила.
- Число протонов в ядре атома равно равно атомному номеру ( Z ).
- Число электронов в нейтральном атоме равно равно числу протонов.
- Массовое число атома ( M ) равно сумма числа протонов и нейтронов в ядро.
- Число нейтронов равно разности
между массовым числом атома ( M ) и
атомный номер ( Z ).
Примеры: Определим количество протонов, нейтронов, и электроны в следующих изотопах.
12 С | 13 С | 14 С | 14 Н |
Различные изотопы элемента идентифицируют, записывая массовое число атома в верхний левый угол символа элемента. 12 С, 13 C и 14 C изотопы углерода ( Z = 6) и, следовательно, содержат шесть протонов. Если атомы нейтральны, они также должны содержать шесть электронов. Единственный разница между этими изотопами в количестве нейтронов в ядре.
12 C: 6 электронов, 6 протонов и 6 нейтронов
13 C: 6 электронов, 6 протонов и 7 нейтронов
14 С: 6 электронов, 6 протонов и 8 нейтронов
Электромагнитный Радиация
Многое из того, что известно о строении электронов
в атоме было получено при изучении взаимодействия
между материей и различными формами электромагнитный
радиация . Электромагнитное излучение имеет некоторые
свойства частицы и волны.
Частицы имеют определенную массу и занимают пространство. Волны не имеют массы, но несут энергию как они путешествуют по космосу. Помимо их способности несут энергию, волны имеют четыре другие характеристики свойства: скорость, частота, длина волны и амплитуда. частота ( v ) количество волн (или циклов) на единицу время. Частота волны указывается в единицах циклов. в секунду (с -1 ) или герц (Гц).
Идеализированный рисунок волны на рисунке ниже иллюстрирует определения амплитуды и длины волны. Длина волны ( l ) — наименьшее расстояние между повторяющимися точками на волне. Амплитуда волны это расстояние между самой высокой (или самой низкой) точкой волны и центр тяжести волны.
Если мы измерим частоту ( v ) волны в циклах
в секунду и длина волны ( l ) в метрах,
Произведение этих двух чисел выражается в метрах на
второй. Произведение частоты ( v ), умноженной на
длина волны ( l ) волны, следовательно, скорость ( с )
при котором волна распространяется в пространстве.
вл = с
Свет и прочее Формы электромагнитного излучения
Свет — это волна, состоящая как из электрических , так и из магнитных составные части. Таким образом, это форма электромагнитных полей. радиация .
Видимый свет содержит узкую полосу частот и
длины волн в части электромагнитного спектра
которые наши глаза могут обнаружить. Он включает в себя излучение с
длины волн от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (красный).
Поскольку это волна, свет преломляется, когда попадает в стекло.
призма. Когда белый свет фокусируется на призме, световые лучи
с разной длиной волны изгибаются на разную величину и
свет превращается в спектр цветов. Начиная
со стороны спектра, где свет преломляется
наименьший угол, цвета красный, оранжевый, желтый, зеленый,
синий, и фиолетовый.
Как видно из следующей диаграммы, энергия переносимый светом, увеличивается по мере того, как мы переходим от красного к синему через видимый спектр.
Поскольку длина волны электромагнитного излучения может быть до 40 м или до 10 -5 нм, видимый спектр составляет лишь малую часть всего диапазона электромагнитного излучения.
Электромагнитный спектр включает радио- и телеволны,
микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи,
g-лучи и космические лучи, как показано на рисунке выше. Эти
различные формы излучения движутся со скоростью света
( с ). Однако они различаются по своей частоте и
длины волн. Произведение частоты на
длина волны электромагнитного излучения всегда равна
скорость света.