Установлено, что каждый химический элемент, находящийся в природе – это смесь изотопов (отсюда у них дробные атомные массы). Чтобы понять, чем отличаются изотопы один от другого, необходимо детально рассмотреть строение атома. Атом образует ядро и электронное облако. На массу атома влияют электроны, движущиеся с ошеломительной скоростью по орбиталям в электронном облаке, нейтроны и протоны, входящие в состав ядра.

Что такое изотопы

Изотопы – это разновидность атомов какого-либо химического элемента. Электронов и протонов в любом атоме всегда равное количество.

Поскольку они обладают противоположными зарядами (электроны – отрицательным, а протоны – положительным), атом всегда нейтрален (эта элементарная частица не несет заряда, он равен у нее нулю). При потере или захвате электрона атом теряет нейтральность, становясь либо отрицательным, либо положительным ионом.

Нейтроны не имеют заряда, зато их количество в атомном ядре одного и того же элемента может быть разным. Это никак не сказывается на нейтральности атома, однако влияет на его массу и свойства.

Например, в любом изотопе атома водорода есть по одному электрону и протону. А количество нейтронов разное. В протии имеется всего лишь 1 нейтрон, в дейтерии – 2 нейтрона и в тритии – 3 нейтрона. Эти три изотопа заметно отличаются друг от друга по свойствам.

Сравнение изотопов

Чем различаются изотопы?

В них разное количество нейтронов, неодинаковая масса и различные свойства. Изотопы обладают идентичным строением электронных оболочек. Это значит, что они довольно близки по химическим свойствам. Поэтому им отведено в периодической системе одно место.

В природе обнаружены изотопы стабильные и радиоактивные (нестабильные). Ядра атомов радиоактивных изотопов способны самопроизвольно превращаться в другие ядра. В процессе радиоактивного распада они испускают различные частицы.

Большинство элементов имеет свыше двух десятков радиоактивных изотопов. К тому же радиоактивные изотопы искусственно синтезированы абсолютно для всех элементов. В естественной смеси изотопов их содержание незначительно колеблется.

Существование изотопов позволило понять, почему в отдельных случаях элементы с меньшей атомной массой обладают большим порядковым номером, чем элементы с большей атомной массой.

Например, в паре аргон-калий аргон включает тяжелые изотопы, а калий – легкие изотопы. Поэтому масса аргона больше, чем калия.

Отличие изотопов друг от друга заключается в следующем:

1. Они обладают разным числом нейтронов.
2. Изотопы имеют разную массу атомов.
3. Значение массы атомов ионов влияет на их полную энергию и свойства.

Еще много веков назад люди догадывались, что любое вещество на земле состоит из микроскопических частиц. Прошло какое-то время, и ученые доказали, что эти частицы действительно существуют. Их назвали атомами. Обычно атомы не могут существовать отдельно и объединяются в группы. Эти группы и называются молекулами.

Само название "молекула" происходит от латинского слова moles, означающего тяжесть, глыбу, громаду, и уменьшительного суффикса - cula. Раньше вместо этого термина употреблялось слово «корпускула», дословно означающее «маленькое тело». Для того чтобы выяснить, что такое молекула, обратимся к толковым словарям. В словаре Ушакова говорится, что это мельчайшая частица, которая может существовать автономно и обладает всеми свойствами вещества, к которому она относится. Молекулы и атомы окружают нас повсюду, и хоть их нельзя пощупать, все, что мы видим, на самом деле - это их гигантские скопления.

Пример с водой

Лучше всего объяснить, что такое молекула, можно на примере стакана с водой. Если отлить из него половину, то вкус, цвет и состав оставшейся воды не изменится. Было бы странно ожидать чего-то другого. Если снова отлить половину, количество уменьшится, но свойства опять останутся теми же. Продолжая в том же духе, мы в итоге получим маленькую капельку. Ее еще можно поделить пипеткой, но до бесконечности продолжать этот процесс не получится.

В конечном счете получится мельчайшая частица, остаток от деления которой водой уже не будет. Для того чтобы представить себе, что такое молекула и насколько она мала, попробуйте угадать, сколько молекул находится в одной капельке воды. Как вы думаете? Миллиард? Сто миллиардов? На самом деле их там примерно сто секстильонов. Это число, у которого после единицы идет двадцать три нуля. Такую величину сложно себе представить, поэтому воспользуемся сравнением: размер одной меньше крупного яблока во столько раз, во сколько само яблоко меньше Поэтому ее нельзя увидеть даже в самый мощный оптический микроскоп.

и атомов

Как мы уже знаем, все микроскопические частицы в свою очередь состоят из атомов. В зависимости от их количества, орбит центральных атомов и типа связей геометрическая форма молекул может быть различной. К примеру, человеческая ДНК закручена в форме спирали, а мельчайшая частица обычной поваренной соли имеет вид Если у молекулы каким-то образом забрать несколько атомов, произойдет ее разрушение. При этом последние никуда не денутся, а войдут в состав другой микрочастицы.

После того как мы разобрались, что такое молекула, перейдем к атому. Его структура очень напоминает планетарную систему: в центре находится ядро с нейтронами и положительно заряженными протонами, а вокруг на разных орбитах вращаются электроны. В целом атом электронейтрален. Другими словами, число электронов равно числу протонов.

Надеемся, наша статья оказалась полезной, и теперь у вас больше нет вопросов о том, что такое молекула и атом, как они устроены и чем отличаются.

Чем отличаются атомы?

В переводе «атом» означает неделимый. Назван он так потому, что долгое время его считали наименьшей частью вещества. Но дальнейшее развитие науки показало, что это не так. Итак, давайте разберемся, из чего состоит атом и чем отличаются атомы различных элементов.

Строение атома

На сегодняшний день науке известно 126 видов химических элементов. Общий план строения их атомов одинаков. Каждый из них имеет ядро, состоящее из протонов и нейтронов, вокруг которого вращаются электроны. Электроны - это негативно заряженные частицы. При их вращении вокруг ядра образуется электронное облако.

Протоны - это позитивно заряженные частицы. В состоянии покоя в атоме содержится одинаковое количество протонов и электронов, поэтому такой химический элемент не имеет электрического заряда. Однако, в процессе реакций он может отдавать электрон другим элементам, превращаясь в позитивно заряженную частицу, или забирать их, становясь отрицательно заряженной частицей. Нейтроны никакого заряда не несут, но влияют на массу элемента. Для протонов и нейтронов придумано объединяющее название - нуклоны.

Атомы различных элементов

Атомы различных элементов отличаются друг от друга количеством протонов в ядре. Количество электронов может меняться, а протонов - никогда. Сколько протонов содержится в ядре, можно узнать по порядковому номеру элемента в периодической системе Менделеева. У водорода (№1) в состоянии покоя 1 электрон и 1 протон, у лития
(№3) - 3 электрона и 3 протона, у углерода (№6) - 6 электронов и 6 протонов.

Поскольку количество протонов у различных атомов разное, массы у них тоже отличаются. Масса элемента в основном формируется протонами и нейтронами, ведь вес электронов ничтожно мал. Но даже у атомов одного и того же элемента вес может отличаться из-за разного количества нейтронов в ядре. Атомы, у которых количество нейтронов отличается от количества протонов, называют изотопами. Например, в природе существуют атомы углерода С12 (6 протонов и 6 нейтронов), С13 (6 протонов и 7 нейтронов) и другие разновидности с содержанием нейтронов от 2 до 16.

Вся материя вокруг нас, которую мы видим, состоит из различных атомов. Атомы отличаются друг от друга строением, размером и массой. Существует более 100 видов различных атомов, более 20 видов атомов были получены человеком и не встречаются в природе, так как неустойчивы и распадаются по более простые атомы.

Однако даже атомы принадлежащие к одному виду немного могут между собой различаться. Поэтому существует такое понятие как химический элемент - это атомы одного вида. У всех у них одинаковый заряд ядра, то есть одинаковое число протонов.

Каждый химический элемент имеет название и обозначение в виде одной или двух букв из латинского названия этого элемента. Например, химический элемент водород обозначается буквой H (от латинского названия Hydrogenium) , хлор - Cl (от Chlorum), углерод - C (от Carboneum), золото - Au (от Aurum), медь - Cu (от Cuprum), кислород - O (от Oxigeium).

Существующие химические элементы перечислены в Периодической таблице Менделеева. Часто о ней говорят как о системе (периодическая система), потому что существуют определенные строгие правила по которым тот или иной элемент помещается в свою ячейку таблицы. В строках и столбцах периодической таблицы наблюдаются закономерные изменения свойств элементов. Таким образом, у каждого элемента в таблице есть свой номер.

Атомы химических элементов не изменяются в результате химических реакций. Изменяется набор веществ, образуемых атомами, но не они сами. Например, если в результате химической реакции угольная кислота (H 2 CO 3) разложилась на воду (H 2 O) и углекислый газ (CO 2), то никаких новых атомов не образовалось. Изменились лишь связи между ними.

Таким образом, атом можно определить как мельчайшую химически неделимую частицу вещества.

Самым распространенным элементом во Вселенной является водород, затем следует гелий. Это самые простые по строению химические элементы. На остальные химические элементы приходится около 0,1% от всех атомов. Однако атомы остальных химических элементов имеют большую массу, чем атомы водорода и гелия. Поэтому если выражать содержание остальных химических элементов во Вселенной в массовых процентах, то на них придется 2% от массы всего вещества Вселенной.

На Земле распространенность химических элементов сильно отличается, если рассматривать всю Вселенную. На Земле преобладают кислород (O) и кремний (Si). На их долю приходится около 75% массы Земли. Далее идут по убыванию алюминий (Al), железо (Fe), кальций (Ca), натрий (Na), калий (K), магний (Mg), водород (H) и многие другие элементы.