Учебник для 8 класса

ХИМИЯ

§ 8. Изменения в составе ядер атомов химических элементов. Изотопы

Итак, мы выяснили, что атом — мельчайшая частица химического элемента — является сложным образованием природы, построенным из трёх видов элементарных частиц — протонов, нейтронов и электронов.

Положение химического элемента в таблице Д. И. Менделеева зависит от величины заряда ядра атома, т. е. от числа протонов в нём. Попробуем представить себе, что будет, если изменить число протонов в ядре, т. е. заряд атомного ядра. Конечно же из исходного элемента получатся совсем другие химические элементы.

Такие процессы называют ядерными (рис. 35), они происходят, например, на Солнце, где ядра атомов водорода соединяются и образуют ядра атомов гелия. Эти процессы протекают с выделением огромного количества энергии, за счёт которой и существует жизнь на Земле. Подобные процессы человек научился проводить и на Земле.

Рис. 35.
Схема ядерного процесса

Мечта алхимиков о превращении неблагородных элементов в золото стала возможной. Но для протекания этих процессов нужно затратить громадную энергию, и такое золото будет стоить в сотни раз дороже добываемого обычными способами.

Если же, не изменяя число протонов в атоме химического элемента, т. е. заряд ядра, изменить число нейтронов, то можно предположить, что положение химического элемента в таблице Д. И. Менделеева не изменится, т. е. из исходного химического элемента не образуется нового химического элемента. Это будет всё тот же химический элемент, но атомы его будут отличаться от исходных своей массой.

Слово «изотоп» состоит из двух греческих слов: изос — «одинаковый» и топос — «место», обозначает «занимающий одно место» (клетку) в таблице Д. И. Менделеева.

Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Так, углерод имеет три изотопа с массовым числом 12, 13 и 14 (рис. 36); кислород — три изотопа с массовым числом 16, 17 и 18 и т. д.

Рис. 36.
Состав атомных ядер изотопов углерода (красные шарики — протоны, голубые — нейтроны)

Обычно приводимые в таблице Д. И. Менделеева относительные атомные массы химических элементов являются средним значением атомных масс природной смеси изотопов данного элемента с учётом их относительного содержания в природе, поэтому их значения часто имеют дробные значения. Например, атомы природного хлора представляют собой смесь двух изотопов с массой (их в природе 75%)и (их 25%); следовательно, относительная атомная масса хлора равна 35,5:

Аr(Сl) = 35×0,75 + 37×0,25 = 35,5.

Изотопы хлора записывают так:

Большинство химических свойств изотопов хлора, а также, например, калия , так и изотопов многих других химических элементов, практически не отличаются. Только изотопы водорода из-за резкого кратного увеличения их относительной атомной массы имеют различия в химических свойствах.

Им даже присвоены индивидуальные названия и химические знаки: протий — ; дейтерий — ; тритий — (рис. 37).

Рис. 37.
Схемы ядер атомов изотопов водорода (красные шарики — протоны, голубые — нейтроны)

Теперь мы можем дать современное, более строгое и научное определение химического элемента.

Ключевые слова и словосочетания

1. Ядерные процессы.
2. Превращения элемента.
3. Изотопы.
4. Изотопы водорода.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

1. Как вы думаете, почему изотопы калия и аргона , имеющие одинаковые массы, проявляют разные свойства?
2. Почему в таблице Д. И. Менделеева относительная атомная масса аргона близка к 40, а калия — к 39?
3. Пользуясь названиями элементарных частиц, из которых состоят атомные ядра, дайте другое определение изотопов.
4. Почему изотопы хлора одинаковы между собой по свойствам, тогда как свойства изотопов водорода различны?
5. Почему дейтериевую воду D₂0 называют тяжёлой водой? Подготовьте сообщение «Сравнение свойств лёгкой и тяжёлой воды», пользуясь дополнительными источниками информации.
6. Найдите в таблице Д. И. Менделеева три пары элементов, у которых, подобно паре Аr — К, вначале расположен элемент с большим значением относительной атомной массы.