Условие
Определи для атома натрия число протонов, нейтронов и электронов, если порядковый номер натрия равен одиннадцати, а относительная атомная масса — двадцати трём. Затем объясни, почему у водорода существует три изотопа, и что означает слово «изотоп».
Что известно и что ищем
- Известны порядковый номер элемента и его относительная атомная масса.
- Известно, что порядковый номер показывает заряд ядра и число электронов, а масса складывается из протонов и нейтронов.
- Ищем три числа и объяснение, почему у одного элемента могут быть атомы разной массы.
Ход решения
- Шаг 1. Находим число протонов. Заряд ядра равен порядковому номеру, а каждая положительная частица ядра — это протон. Значит, у натрия одиннадцать протонов. Это число не меняется никогда: именно оно делает элемент натрием.
- Шаг 2. Находим число электронов. Атом электрически нейтрален, поэтому положительный заряд ядра уравновешен отрицательными электронами: их тоже одиннадцать.
- Шаг 3. Находим число нейтронов. Масса атома сосредоточена в ядре, где нейтроны соседствуют с протонами. Вычитаем из относительной атомной массы число протонов: двадцать три минус одиннадцать даёт двенадцать нейтронов.
- Шаг 4. Записываем компактно. У натрия одиннадцать протонов, двенадцать нейтронов и одиннадцать электронов. Для проверки: сумма протонов и нейтронов равна двадцати трём, то есть относительной атомной массе.
- Шаг 5. Переходим к изотопам. Изотопы — это атомы одного и того же элемента, у которых одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Химические свойства у них почти одинаковые, потому что за них отвечают электроны, а различается масса ядра.
- Шаг 6. Разбираем водород. У водорода порядковый номер один, значит протон один. Если нейтронов нет, получается самый распространённый водород; с одним нейтроном — дейтерий; с двумя — тритий. Три разных изотопа остаются одним элементом, потому что заряд ядра у всех трёх одинаковый, поэтому в таблице Менделеева они стоят в одной клетке.
Проверь себя
- Ответ: у натрия 11 протонов, 12 нейтронов и 11 электронов; изотопы — атомы одного элемента с разным числом нейтронов, поэтому у водорода их три.
- Проверка вывода: в любом атоме число протонов совпадает с числом электронов, а сумма протонов и нейтронов близка к относительной атомной массе. Если эти два равенства не выполняются, где-то сбит счёт.
- Ловушка: считать, что изотопы — разные элементы. Элемент определяется зарядом ядра: у дейтерия и трития он такой же, как у обычного водорода, значит это всё водород. Второй промах — путать электроны и нейтроны при подсчёте, ведь у тех и других в атоме может быть похожее число.
Как объяснить ребёнку
«Атом — как маленькая солнечная система: в центре ядро, вокруг летают электроны. В ядре живут протоны и нейтроны, причём протоны «подписывают» атом — сколько их, таков и элемент. Нейтроны на подпись не влияют, они только добавляют вес. Поэтому у водорода бывают атомы-близнецы: на подпись у всех один протон, а вес разный — и все три остаются водородом».
Тема для отчёта родителю
«Строение атома: состав атомных ядер, электроны, изотопы».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.