Відповіді до підручника: Стр.192

§ 30. Досліджуємо будову атома

ДУМАЙ 1

Першою була модель Томсона: позитивно заряджена «куля», у якій рівномірно розподілені вкраплені електрони з від’ємним зарядом. Далі Резерфорд запропонував ядерну (планетарну) модель: у центрі — маленьке масивне позитивно заряджене ядро, навколо нього рухаються електрони. Бор уточнив планетарну модель: електрони рухаються лише по певних стаціонарних орбітах з фіксованими енергіями і випромінюють/поглинають енергію тільки під час переходів між ними.

ДУМАЙ 2

Мета Резерфорда — з’ясувати внутрішню будову атома і розподіл заряду та маси всередині нього. Установка: свинцевий контейнер з радіоактивною речовиною, що випромінює α-частинки; вузький отвір, через який формується пучок; тонка золота фольга; навколо — екран, вкритий сірчистим цинком, спалахи на якому спостерігали через мікроскоп. Результати: більшість α-частинок проходили крізь фольгу майже без відхилення, частина відхилялась на помітні кути, а дуже мала кількість відлітала майже назад, що й привело до висновку про наявність малого, масивного й позитивно зарядженого ядра та переважно порожнього об’єму атома.

ДУМАЙ 3

За класичною фізикою електрон, що рухається по орбіті з прискоренням, має безперервно випромінювати енергію, втрачати її й за дуже короткий час упасти на ядро, тобто атом мав би бути нестійким — це суперечить реальному існуванню стійких атомів. Бор розв’язав протиріччя, увівши постулати: існують стаціонарні орбіти, на яких електрон може рухатися без випромінювання, а випромінювання або поглинання відбувається лише стрибками (квантами) під час переходу електрона між цими орбіталями.

ДУМАЙ 4

Про складну будову ядра свідчать: розщеплення ядер у дослідах Резерфорда, при якому виділяються протони; відкриття нейтрона за потоками нейтральних частинок; існування ізотопів, що мають однакове число протонів, але різну масу, а значить — різну кількість нейтронів.

ДУМАЙ 5

Протонно-нейтронна модель стверджує, що ядро будь-якого елемента складається з протонів і нейтронів (нуклонів), а масове число дорівнює їх сумі, заряд визначається тільки протонами. Між нуклонами діють ядерні сили: вони дуже сильні, але короткодіючі (діють на відстанях порядку 10⁻¹⁵ м), мають властивість насичення (кожний нуклон взаємодіє лише з найближчими сусідами), майже не залежать від заряду (однакові для p–p, n–n, p–n) і мають обмінний характер. Ці сили належать до сильних взаємодій.

ДУМАЙ 6

У ядерній фізиці ядро елемента позначають як
ᵃZ X, де X — хімічний символ, A — масове (нуклонне) число, Z — зарядове (протонне) число. Для найпоширенішого ізотопу Літію: ⁷₃Li, отже Z = 3 — у ядрі 3 протони й навколо ядра 3 електрони, A = 7, кількість нейтронів N = A − Z = 7 − 3 = 4.

Задача 1

Для Калію Z = 19, A = 39.
Число протонів: p = Z = 19.
У нейтральному атомі число електронів e = 19.
Число нейтронів: N = A − Z = 39 − 19 = 20.
Відповідь: 19 електронів, 19 протонів, 20 нейтронів.

Задача 2

У нейтральному атомі число електронів дорівнює порядковому номеру елемента.
Магній: Z = 12, тому e(Mg) = 12 електронів.
Алюміній: Z = 13, тому e(Al) = 13 електронів.

Задача 3

Кількість протонів Z = 56. Елемент із Z = 56 — Барій (Ba).

Задача 4

Число протонів дорівнює порядковому номеру.
Фосфор: Z(P) = 15, отже p(P) = 15.
Хлор: Z(Cl) = 17, отже p(Cl) = 17.

Задача 5

Ключовим є число протонів Z.
а) 7p, 7n: Z = 7 → Нітроген (Азот), ізотоп ¹⁴₇N.
б) 18p, 22n: Z = 18 → Аргон, ізотоп ⁴⁰₁₈Ar.
в) 3p, 42n: Z = 3 → Літій, важкий ізотоп ⁴⁵₃Li.
г) 84p, 126n: Z = 84 → Полоній, ізотоп ²¹⁰₈₄Po.

Задача 6

Більшу масу має протон. Маса протона приблизно в 1836 разів більша за масу електрона.

Задача 7

Заряд ядра Q = Ze, де e ≈ 1,6·10⁻¹⁹ Кл.
Обчислимо Z:
Z = Q / e = (4,8·10⁻¹⁸ Кл) : (1,6·10⁻¹⁹ Кл) = 30.
Елемент із Z = 30 — Цинк (Zn).

Виконай дослідження 1

Опрацюй інформацію

Приклад хронологічної таблиці відкриттів (основні події, згадані в параграфі):

Рік	Учений(і)	Відкриття / подія
1896	Анрі Бекерель	Відкриття явища радіоактивності (уранові промені).
1897	Дж. Дж. Томсон	Відкриття електрона, перша модель атома з «позитивною кулею» й електронами.
1899	Ернест Резерфорд	Виділення α-частинок серед радіоактивного випромінювання.
1900	Макс Планк	Запровадження поняття кванта енергії, початок квантової теорії.
1909–1911	Е. Резерфорд, Гейгер, Мардсен	Дослід із розсіянням α-частинок на золоту фольгу, створення ядерної (планетарної) моделі атома.
1911–1913	Е. Резерфорд	Формулювання ядерної моделі атома з малим позитивно зарядженим ядром.
1913	Нільс Бор	Квантова (борівська) модель атома, постулати про стаціонарні стани й кванти випромінювання.
1919	Е. Резерфорд	Експериментальне відкриття протона під час розщеплення ядер.
1930	В. Боте, Г. Беккер	Виявлення потоку електрично нейтральних частинок при опроміненні ядер α-частинками.
1932	Джеймс Чедвік	Остаточне відкриття нейтрона.
1932	Д. Д. Іваненко, В. Гейзенберг	Запропонування протонно-нейтронної моделі ядра атома.

Цю таблицю можна доповнювати іншими відкриттями за власним вибором із додаткових джерел.