Вода, воздух, металлы и даже наше тело состоят из веществ, а в состав веществ входят атомы. Долгое время учёные считали атом неделимой частицей, но исследования показали, что у него сложное строение. В центре находится ядро, а вокруг него — электронная оболочка.

Разберёмся, из каких частиц состоит атом, как они расположены и как определить их количество по таблице Менделеева. В конце рассмотрим примеры для водорода, кислорода, натрия и серы.

Что такое атом простыми словами

Атом — это электрически нейтральная частица химического элемента, состоящая из ядра и электронной оболочки. В ядре находятся протоны и, как правило, нейтроны, а в электронной оболочке — электроны.

Условно строение атома можно описать так: это крошечная «матрёшка», внутри которой находится плотное ядро, а вокруг него движутся электроны.

Долгое время считалось, что атом — самая маленькая и неделимая часть вещества. Но эксперименты Томсона, Резерфорда и Чедвика показали: атом делим. Внутри него есть положительно заряженное ядро и отрицательно заряженные электроны.

Модель строения атома, которую изучают в 8–9 классе, называется нуклеарной (от латинского nucleus — «ядро»). В ядре сосредоточены почти вся масса атома и положительный заряд.

Из чего состоит атом: протоны, нейтроны и электроны

В состав атома входят три основные частицы: протоны, нейтроны и электроны. Они отличаются зарядом, массой и расположением.

Протон

Протон (p⁺) — частица, которая находится в ядре. Она несёт положительный заряд +1. Относительная масса протона условно равна единице.

Количество протонов в атоме совпадает с порядковым номером элемента в таблице Менделеева. Например, у натрия Na порядковый номер 11 — значит, в его ядре 11 протонов.

Число протонов также определяет заряд ядра атома. У натрия он равен +11 элементарных зарядов.

Нейтрон

Нейтрон (n⁰) — тоже находится в ядре, но не имеет заряда. Его относительная масса условно равна 1.

Общее число протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом. Чтобы найти число нейтронов, нужно вычесть число протонов из массового числа.

Например, у натрия-23 массовое число равно 23, а число протонов — 11. Значит, в его ядре 23 − 11 = 12 нейтронов.

У атомов одного элемента число протонов одинаковое, но число нейтронов может различаться. Такие разновидности атомов называют изотопами.

Например, у хлора есть изотоп хлор-35 (17 протонов, 18 нейтронов) и хлор-37 (17 протонов, 20 нейтронов).

Электрон

Электрон (e⁻) — частица с отрицательным зарядом 1−. Относительная масса электрона почти в 2000 раз меньше массы протона и нейтрона, поэтому его массовое число условно равно 0.

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов. Например, у натрия 11 протонов и 11 электронов.

Таблица характеристик частиц атома

Быстро запомнить различия между частицами и само строение атома поможет таблица.

Частица	Обозначение	Заряд	Относительная масса	Где находится
Протон	p⁺	+1	≈ 1	В ядре
Нейтрон	n⁰	0	≈ 1	В ядре
Электрон	e⁻	− 1	≈ 0	На орбиталях вокруг ядра

Обрати внимание: значения в столбце «Относительная масса» округлены. Они нужны для сравнения частиц, а не для определения их массы в граммах или килограммах.

Чем протон отличается от нейтрона? Протон имеет положительный заряд, а нейтрон — не имеет заряда. При этом их массы примерно одинаковы.

Схема строения атома

Она выглядит так: в центре — ядро, состоящее из протонов и нейтронов. Вокруг ядра на разных расстояниях располагаются электроны.

Электроны находятся на электронных орбиталях — областях пространства вокруг ядра, где наиболее вероятно найти электрон. Орбитали бывают четырёх типов: s-, p-, d- и f-. На каждой орбитали может разместиться максимум 2 электрона.

Электроны с близкими значениями энергии образуют электронный уровень (слой). Количество уровней определяется номером периода, в котором находится элемент.

На первом уровне — максимум 2 электрона, на втором — 8, на третьем — 18, на четвёртом и далее — 32.

Модель строения атома удобно изображать в виде схемы, где ядро подписано, а электроны показаны точками или стрелками на орбиталях.

Как определить число частиц в атоме по таблице Менделеева

Периодическая таблица помогает определить число протонов и электронов, а при известном массовом числе — и число нейтронов.

Запомни основные правила:

Число протонов равно порядковому номеру элемента.
Заряд ядра равен числу протонов, умноженному на элементарный заряд. Например, у натрия заряд ядра составляет +11 элементарных зарядов.
Число электронов в нейтральном атоме равно числу протонов.
Число нейтронов равно массовому числу минус число протонов.
Число занятых энергетических уровней в школьной модели соответствует номеру периода элемента.
Число электронов на внешнем уровне у элементов главных подгрупп можно определить по их группе с учётом используемой системы нумерации.

Как определить число нейтронов в атоме? Из относительной атомной массы (округлённой до целого) вычти число протонов. Например, для серы: Ar = 32, порядковый номер 16. Значит, нейтронов: 32 − 16 = 16.

Путаетесь в формулах и задачах?

Заполните форму и получите шпаргалку по химии: повторите главное перед контрольной и быстрее справляйтесь с домашними заданиями.

Примеры строения атомов разных элементов

Премеры строения атома для разных элементов помогут тебе закрепить материал. Прочитай их внимательно.

Водород (H)

Водород имеет порядковый номер 1 и находится в первом периоде первой группы.

Протонов: 1.
Электронов: 1.
Нейтронов: 0.
Энергетических уровней: 1.
Распределение электронов по уровням: 1.
Электронная конфигурация: 1s¹.

Здесь рассматривается именно водород-1, ядро которого состоит из одного протона. У других изотопов водорода число нейтронов отличается.

Кислород (O)

Кислород имеет порядковый номер 8, находится во втором периоде и относится к 16-й группе (VIA в старой системе обозначений).

Протонов: 8.
Электронов: 8.
Нейтронов: 16 − 8 = 8.
Энергетических уровней: 2.
Электронов на внешнем уровне: 6.
Распределение электронов по уровням: 2, 6.
Электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁴.

Первый энергетический уровень кислорода содержит 2 электрона, а второй — 6. В сумме получается 8 электронов.

Натрий (Na)

Натрий имеет порядковый номер 11, находится в третьем периоде и относится к первой группе.

Протонов: 11.
Электронов: 11.
Нейтронов: 23 − 11 = 12.
Энергетических уровней: 3.
Электронов на внешнем уровне: 1.
Распределение электронов по уровням: 2, 8, 1.
Электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

У натрия один электрон на внешнем энергетическом уровне. Такая схема распределения помогает понять, почему натрий активно участвует в химических реакциях.

Сера (S)

Сера имеет порядковый номер 16, находится в третьем периоде и относится к 16-й группе (VIA в старой системе обозначений).

Протонов: 16.
Электронов: 16.
Нейтронов: 32 − 16 = 16.
Энергетических уровней: 3.
Электронов на внешнем уровне: 6.
Распределение электронов по уровням: 2, 8, 6.
Электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.

В ядре серы-32 находятся 16 протонов и 16 нейтронов. Электроны распределены по трём энергетическим уровням: два на первом, восемь на втором и шесть на третьем.

Частые вопросы

Как записывают строение атома с помощью химических символов?

Строение атома можно обозначить с помощью записи вида ²³₁₁Na, где Na — символ натрия, 23 — массовое число, а 11 — порядковый номер элемента. По этим данным можно определить количество основных частиц: 11 протонов, 12 нейтронов и 11 электронов в нейтральном атоме.

Как нарисовать модель атома для школьного задания?

Для простой схемы изобрази в центре ядро, укажи количество протонов и нейтронов, а вокруг него нарисуй электронные оболочки. Распредели электроны по уровням согласно строению выбранного элемента. Например, для натрия получится схема с 11 протонами, 12 нейтронами и распределением электронов по уровням 2, 8, 1.

Чем отличается строение атомов металлов и неметаллов?

У металлов и неметаллов различается число электронов на внешнем энергетическом уровне и характер взаимодействия с другими атомами. У многих металлов внешних электронов немного, поэтому они часто отдают их в химических реакциях. Неметаллы нередко принимают электроны или образуют общие электронные пары. Однако это общее правило, и конкретные свойства зависят от элемента.

Какие ошибки чаще всего допускают при определении строения атома?

Одна из распространённых ошибок — путать массовое число с относительной атомной массой из периодической таблицы. Ещё школьники иногда считают, что число нейтронов всегда равно числу протонов, или забывают, что количество электронов и протонов совпадает только у нейтрального атома. Перед решением задачи проверь, какой изотоп указан и есть ли у частицы электрический заряд.

Как строение атома связано с химическими свойствами элемента?

Химические свойства во многом определяются строением электронной оболочки, особенно внешнего энергетического уровня. Именно электроны участвуют в образовании химических связей. Поэтому элементы с похожим строением внешней оболочки часто проявляют сходные химические свойства.