31. Будова атома. Будова матерії.

За сучасними уявленнями, першим хімічним елементом, що утворився після Великого Вибуху був Гідроген. Важчі хімічні елементи утворилися в надрах зірок, де велика густина та висока температура сприяли протіканню термоядерних реакцій.

Ядерний синтез – це процес, під час якого два, або більше, атомних ядра об'єднуються, формуючи важче ядро. Під час ядерних реакцій синтезу з легких ядер елементів утворюються нові, важчі ядра, це супроводжується, як і поділ важких ядер, виділенням великих кількостей енергії.

Ядра всіх атомів складаються з протонів (електричний заряд +е, маса m_p=1,67·10^-27кг) і нейтронів (заряд рівний нулю, маса m_n=1,675·10^-27кг). Спільна назва протонів і нейтронів – нуклони (складові частинки ядра). Між нуклонами діють короткодіючі сили притягання – ядерні сили. Кількість протонів у ядрі позначається Z і збігається з порядковим номером елемента в таблиці Менделєєва. Заряд ядра дорівнює Ze. Кількість нейтронів у ядрі позначається N. Загальна кількість нейтронів і протонів у ядрі позначається А і називається масовим числом A=Z+N.

Атомні ядра позначають символами. Якщо Х відповідає символу атома хімічного елемента в періодичній системі Менделєєва, то символ ядра цього атома має вигляд  .  – ядро атома водню. Атоми, які мають однаковий заряд ядра, але різну масу, називаються ізотопами. Ізотопи ядра хімічного елемента мають однакове число протонів, але різне число нейтронів у складі ядра. Всі ізотопи одного і того самого елемента мають однакові хімічні властивості, але можуть відрізнятись радіоактивністю.  – дейтерій і  – тритій є ізотопами водню (тритій радіоактивний).

За будовою електронних оболонок атомів хімічні елементи поділяють на s-, p-, d-, f-елементи. Наприклад, H, He, Na, Ca – s-елементи, C, N, P, O – p-елементи, Cr, Mn, Fe, Zn – d-елементи. За походженням елементи класифікують на природні та штучні, які добуті внаслідок перебігу ядерних реакцій. Так, елементи з протонним числом > 94 – штучні.

В атомі електрон перебуває не в одній конкретній точці, а рухаючись, утворює електронну хмару. Ту частину електронної хмари, в якій електрон проводить найбільший час, називають атомною орбіталлю. Орбіталь – це область простору, в якій ймовірність перебування електрона становить понад 90%. Електронні хмари, утворені окремими електронами в атомі, у сумі утворюють спільну електронну хмару атома – електронну оболонку.

У багатоелектронних атомах електрон взаємодіє не лише з ядром, а й з іншими електронами цього атома. Стан електронів у атомах відповідає принципу заборони Паулі: в атомі не може бути двох електронів, у яких усі чотири квантові числа були б однакові. 2 електрони можуть займати одну орбіталь лише якщо вони мають протилежно спрямовані спіни. 2 електрони, які перебувають на одній орбіталі (спарені). Правило Хунда: на підрівнях електрони розміщуються так, щоб сума їхніх спінових квантових чисел була максимальною. Утворення електронних пар енергетично невигідне, тому в усіх комірках підрівня, що заповнюється, спочатку розміщуються по 1 електрону, а вже далі вони починають спарюватися.

Для позначення електронної конфігурації хімічного елементу використовують назви орбіталей: s, p, d, f, g. Перед назвою орбіталі стоїть основне квантове число, а верхній індекс після позначення орбіталі вказує на те, скільки електронів є на орбіталях. Наприклад, для неону електронна конфігурація записується 1s²2s²2p⁶. Запис означає, що неон має 2 електрони на внутрішній s-орбіталі, 2 електрони на зовнішній s-орбіталі й 6 електронів на зовнішній p-орбіталі.