Атомы разных элементов в обычном состоянии отличаются друг от друга числом электронов, движущихся вокруг ядра. Так, в атоме водорода вокруг ядра движется один электрон, в атоме гелия — два электрона. Есть атомы с тремя, четырьмя электронами и т. д. Вокруг ядра атома кислорода движется 8 электронов, железа —26, урана — 92 электрона.
Но все же главной характеристикой данного химического элемента является не число электронов, а заряд ядра. Дело в том, что электроны могут иногда отрываться от атома и тогда общий заряд электронов в атоме изменится. Заряд же ядра изменить очень трудно. А если он изменится, то получится уже другой химический элемент.
Так как заряд ядра равен общему заряду электронов атома, можно предположить, что в составе ядра находятся положительно заряженные частицы. Действительно, если «бомбардировать» вещество еще более быстрыми частицами, чем в опыте Резерфорда, то из ядра могут быть выбиты положительно заряженные частицы, их назвали протонами. Каждый протон имеет массу в 1840 раз большую, чем масса электрона, заряд протона положителен, равен по абсолютному значению заряду электрона.
После того как был осуществлен опыт Резерфорда и доказано существование протонов, ученые продолжали исследование состава ядра. Они обнаружили, что, кроме протонов, в ядрах атомов содержатся еще нейтральные (не имеющие заряда) частицы, получившие название нейтронов. Масса нейтрона не на много больше массы протона.
Итак, строение атома таково: в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны. На рисунке 223 представлены модели атомов водорода, гелия и лития. Протоны обозначены на рисунке кружками со знаком «плюс», нейтроны цветными кружками (соотношение размеров и расстояний на рисунке не соблюдено).
Напомним, что атом в целом не имеет заряда, он нейтрален, потому что положительный заряд его ядра равен отрицательному заряду всех его электронов. Но атом, потерявший один или несколько электронов, уже не является нейтральным, а будет иметь положительный заряд. Его называют тогда положительным ионом.
Бывают случаи обратные: лишний электрон присоединяется к нейтральному атому, тогда атом приобретает отрицательный заряд, становится отрицательным ионом.
Вопросы. 1. Чем отличаются друг от друга атомы различных химических элементов? 2. Что является главной характеристикой данного химического элемента? 3. Какие частицы входят в состав ядра? 4. Каково строение атомов водорода, гелия и лития? 5. Как образуются положительные и отрицательные ионы?
Упражнения. 1. Альфа-частицы пролетают через пластинку из лития, Где проходят те α-частицы, которые почти не отклонились? которые отклонились немного? которые были отброшены назад? 2. В ядре атома углерода содержится 12 частиц. Вокруг ядра движутся 6 электронов. Сколько в ядре этого атома протонов и сколько нейтронов? 3. От атома гелия отделился один электрон. Как называете? оставшаяся частица? Каков ее заряд?
