Структурата на атомното ядро (протон, неутрон, електрон) - Информационен образователен портал
Както вече беше отбелязано, атомът се състои от три вида елементарни частици: протони, неутрони и електрони. Атомното ядро е централната част на атома, състояща се от протони и неутрони. Протоните и неутроните имат общото наименование нуклон, в ядрото те могат да се превръщат един в друг. Ядрото на най-простия атом, водородния атом, се състои от една елементарна частица, протон.
Диаметърът на ядрото на атома е приблизително 10-13 - 10-12 cm и е 0,0001 от диаметъра на атома. Но почти цялата маса на атома (99,95-99,98%) е концентрирана в ядрото. Ако беше възможно да се получи 1 cm3 чиста ядрена материя, нейната маса би била 100–200 милиона тона. Масата на ядрото на атома е няколко хиляди пъти по-голяма от масата на всички електрони, които изграждат атома.
Протон– елементарна частица, ядрото на водороден атом. Масата на протона е 1,6721 x 10–27 kg, което е 1836 пъти масата на електрона. Електрическият заряд е положителен и равен на 1,66 x 10–19 C. Кулон - единица електричен заряд, равна на количеството електричество, преминаващо през напречното сечение на проводника за време от 1 s при постоянна сила на тока 1A (ампера).
Всеки атом на всеки елемент съдържа определен брой протони в ядрото. Това число е постоянно за даден елемент и определя неговите физични и химични свойства. Тоест броят на протоните зависи от това с какъв химичен елемент имаме работа. Например, ако в ядрото един протон е водород, ако 26 протона са желязо. Броят на протоните в атомното ядро определя заряда на ядрото (зарядно число Z) и поредния номер на елемента в периодичната система от елементи D.I. Менделеев (атомен номер на елемента).
Неутронъте електрически неутрална частица с маса 1,6749 x 10–27 kg, 1839 пъти масата на електрон.Неврон в свободно състояние е нестабилна частица, тя независимо се превръща в протон с излъчване на електрон и антинеутрино. Времето на полуразпад на неутроните (времето, през което половината от първоначалния брой неутрони се разпада) е приблизително 12 минути. Въпреки това, в свързано състояние вътре в стабилни атомни ядра, той е стабилен. Общият брой нуклони (протони и неутрони) в ядрото се нарича масово число (атомна маса - А). Броят на неутроните, които изграждат ядрото, е равен на разликата между масовите и зарядните числа: N = A - Z.
Електронъте елементарна частица, носител на най-малка маса - 0.91095x10-27g и най-малък електричен заряд - 1.6021x10-19 C. Това е отрицателно заредена частица. Броят на електроните в един атом е равен на броя на протоните в ядрото, т.е. атомът е електрически неутрален.
Позитрон– елементарна частица с положителен електрически заряд, античастица по отношение на електрона. Масите на електрона и позитрона са равни, а електрическите заряди са равни по абсолютна стойност, но противоположни по знак.
Различните видове ядра се наричат нуклиди. Нуклидът е вид атом с определен брой протони и неутрони. В природата има атоми на един и същ елемент с различни атомни маси (масови числа): , Cl и др. Ядрата на тези атоми съдържат еднакъв брой протони, но различен брой неутрони. Разновидности на атоми на един и същ елемент, които имат еднакъв ядрен заряд, но различни масови числа, се наричат изотопи. Имайки еднакъв брой протони, но различни по броя на неутроните, изотопите имат еднаква структура на електронни обвивки, т.е. много сходни химични свойства и заемат едно и също място в периодичната таблица на химичните елементи.
Изотопите се означават със символа на съответнияхимичен елемент с индекс А, разположен горе вляво - масовото число, понякога броят на протоните (Z) също е дадено долу вляво. Например радиоактивните изотопи на фосфора се обозначават съответно 32P, 33P или P и P. При обозначаване на изотоп без посочване на символа на елемента, масовото число се дава след обозначението на елемента, например фосфор - 32, фосфор - 33.
Повечето химични елементи имат няколко изотопа. В допълнение към водородния изотоп 1H-протий са известни тежък водород 2H-деутерий и свръхтежък водород 3H-тритий. Уранът има 11 изотопа, в природните съединения има три от тях (уран 238, уран 235, уран 233). Те имат съответно 92 протона и 146,143 и 141 неутрона.
В момента са известни повече от 1900 изотопа на 108 химични елемента. От тях естествените изотопи включват всички стабилни (има приблизително 280 от тях) и естествени изотопи, които са част от радиоактивни семейства (има 46 от тях). Останалите са изкуствени, получени са изкуствено в резултат на различни ядрени реакции.
Терминът "изотопи" трябва да се използва само когато се отнася до атоми на един и същи елемент, като изотопите 12C и 14C на въглерода. Ако се имат предвид атоми на различни химични елементи, се препоръчва да се използва терминът "нуклиди", например радионуклиди 90Sr, 131J, 137Cs.