Химическое единство мира, единство химических элементов есть научный факт.
В. И. Вернадский
В нейтральном атоме количества протонов и электронов равны. При удалении от атома одного или нескольких электронов образуется положительно заряженныйион (катион), при присоединении –отрицательный ион(анион). Заряд частицы обозначается в правом верхнем индексе символа элемента (например, Li+ – катион лития, т. е. частица, ядро которой имеет 3 p и 2 е; О2– – двухзарядный анион кислорода, т. е. частица из 8 p и 10 е).
Атом – это мельчайшая частица, в которой уже проявляются индивидуальные свойства вещества (с другой стороны, при уменьшении количества вещества, атом – мельчайшая частица, еще сохраняющая индивидуальные свойства вещества). Этими индивидуальными свойствами обладают химические элементы – частицы с одинаковым количеством протонов,называемым атомным номером, Z.
Элементы могут быть пронумерованы. Первый по порядку элемент водород, 1H, состоит из одного протона и одного электрона, второй – гелий, 2He, – из двух протонов, двух электронов и одного или двух нейтронов и так далее. Суммарное число протонов и нейтронов называют массовым числом, A. Многие элементы имеют атомы, отличающиеся по количеству нейтронов и, следовательно, A. Частицы одного элемента с различным массовым числом называют изотопами.
Частицы с одинаковыми массовыми числами, но разными атомными номерами, называются изобарами.
Массовое число принято указывать при записи символа элемента в левом верхнем индексе, например: 4He и 3He – изотопы гелия, содержащие два и один нейтрон в атоме соответственно. Для изотопов водорода приняты специальные названия – дейтерий и тритий и символы D º 2H и T º 3H. Атомный номер указывается в левом нижнем индексе, и в принципе можно обойтись без символов элементов; вместо H – 1Э, вместо 2H – 12Э, вместо 13C – 136Э, вместо O – 8Э и т. д. Но исторически сложилось так, что названия и символы элементов часто связаны с известными именами или обстоятельствами, появились задолго до того, как было установлено строение атома. Символы элементов состоят из одной или двух латинских букв.
Вопросы для самопроверки
1. Различимы ли атомы водорода? атомы изотопа 1Н?
2. Совпадают ли заряд ядра и атомный номер?
3. Как образуются катионы – присоединением к ядру протонов или удалением электронов?
4. Равны ли у атома 6Li и иона 7Li+ заряд ядра? число электронов?
5. Из каких элементарных частиц состоит 64Cu2+?
6. В какой частице больше электронов – О2–, F– или F?
7. Приведите примеры изотопов и изобар.
8. Перечислите теоретически возможные изобары для А = 4.
9. Сколько и каких одноатомных частиц можно собрать из двух протонов, двух нейтронов и двух электронов?