§ 9. Атом құрамы мен құрылысы. Изотоптар

Химия, 7 сынып. Оқулық: Оспанова М.Қ. және т.б. (Мектеп, 2025). 3 тарау: Атомдар. Молекулалар. Заттар. 49–54-беттер.

Нені үйренесің

• Атомды құрайтын бөлшектерді және олардың зарядтарын атауды.
• Атомның неге жалпы алғанда зарядсыз екенін түсіндіруді.
• Элемент таңбасы бойынша протон, нейтрон және электрон сандарын табуды (мысалы, ²⁷₁₃Al).
• Атом құрамын жазуды және массалық санды есептеуді.
• Изотоп деген не екенін, олардың немен ұқсас және немен өзгеше екенін түсіндіруді.

Ой қозғау

• Барлық заттар: су, темір, ауа неден тұрады деп ойлайсың? Атомдар мен молекулалардан. Бүгін атомның өзінің ішіне үңілеміз.
• Менделеев кестесіндегі элементтің реттік нөмірі деген не? Элемент ұяшығының нөмірі. Бүгін оның шын мәнінде нені көрсететінін анықтаймыз.
• Атомды бөліктерге бөлуге бола ма? Болады: оның ядросы мен электрондары бар. Бірақ химиялық реакциялар оларды бұзбайды, сондықтан химияда атом «кірпіш» болып саналады.

💡 1911 жылы ағылшын ғалымы Эрнест Резерфорд тәжірибе арқылы дәлелдеді: атомның ортасында кішкентай, оң зарядталған ядро тұр. Ол Күн жүйесінің шағын көшірмесіне ұқсайтын «планеталық модельді» ұсынды.

Тақырыпты талдаймыз

Атом — шағын Күн жүйесі

Атомның ортасында оң зарядты ядро орналасқан. Оның айналасында планеталар Күнді айналғандай, теріс зарядты электрондар қозғалады. Ядро екі түрлі бөлшектен — протондар мен нейтрондардан тұрады.

🌟 Ядро атомның өзінен мыңдаған есе кіші, бірақ массасының дерлік бәрі соңда. Атом Астанадағы стадионтай болса, ядро алаңның ортасындағы бұршақтай, ал электрондар трибуналарда қозғалып жүрер еді.

Үш бөлшек: әрқайсысының өз мінезі бар

(м.а.б. — массаның атомдық бірлігі.)

💡 Электронның массасы протон массасынан шамамен 1836 есе аз. Сондықтан оны ескермейді, ал атомның бүкіл массасы ядрода шоғырланған.

Атом неге «бейтарап»

Атомдағы протондар мен электрондар саны бірдей. Плюстер мен минустер бір-бірін жоққа шығарады, сондықтан атомның заряды нөлге тең. Екі сан да элементтің реттік нөміріне Z тең.

Мысалы, темірдің Z=26. Демек, ядрода 26 протон, ал ядроның айналасында 26 электрон бар.

📌 Реттік нөмір Z = протон саны = электрон саны = ядро заряды («плюс» таңбасымен).

Нейтрондарды қалай табады

Атомның массасы протондар мен нейтрондардың массаларынан құралады. Олардың массаларының қосындысын массалық сан A деп атайды. Есептеу үшін дөңгелектелген салыстырмалы атомдық масса A_r алынады, ол массалық санға тең.

📌 Нейтрон саны: N=A_r-Z.

Темірмен мысал: N=56-26=30. Көміртек ¹²₆C үшін: 6 протон + 6 нейтрон = 12.

⚠️ Жиі кететін қате. ^A_ZЭ жазбасындағы жоғарғы және төменгі сандарды шатастырады. Төменгі сан — элемент нөмірі (протондар), жоғарғысы — массалық сан (протондар мен нейтрондар қосындысы). Нейтрон ешқашан «56-дан 26» болмайды: олардың саны — 56-26.

Изотоптар: массасы әртүрлі егіздер

Бір элементтің атомдары аздап өзгеше болады. Олардың барлығында ядро заряды бірдей (протон саны бірдей), бірақ нейтрон саны әртүрлі, демек, массалық саны да әртүрлі. Мұндай түрлерді изотоптар деп атайды.

Сөзді екі грек сөзінен шығарған: «изос» — бірдей және «топос» — орын. Изотоптар Менделеев кестесінде бір ұяшықты алады.

Жазылуы: элемент таңбасы, сол жақ жоғарғы бұрышында — массалық сан. Мысалы, ³⁵Cl және ³⁷Cl.

Хлор изотоптарының химиялық қасиеттері бірдей: оларды электрондар анықтайды, ал электрондар саны бірдей. Сондықтан хлордың кез келген изотопынан түзілген ас тұзы NaCl бірдей тұзды.

🌟 Табиғатта массалары 12, 13 және 14-ке тең көміртек атомдары, сондай-ақ массалары 16, 17 және 18-ге тең оттек атомдары кездеседі. Бұл атомдардың ядросында протон сандары бірдей, бірақ нейтрон сандары әртүрлі.

🌟 Сутек — изотоптарының аты бар рекордшы. Оның үш «егізі» бар: протий ¹₁H (нейтрон жоқ), дейтерий ²₁H (немесе Д, бір нейтрон) және тритий ³₁H (немесе Т, екі нейтрон).

Теллур неге йодтан бұрын тұр

Табиғатта элемент — изотоптардың қоспасы, сондықтан кестеде орташа масса көрсетіледі. Осыдан кейбір жұптарда «масса бойынша» және «ядро заряды бойынша» реті сәйкес келмейді. Теллур Te йодтан I ауыр (127,6 және 127), бірақ теллурдың ядро заряды +52, ал йодтікі +53. Элементтерді ядро заряды бойынша орналастырады, сондықтан теллур йодтан бұрын тұр.

Калий мен аргон да осылай: аргонның массасы (39,9) калийдікінен (39,1) көп, бірақ ядро заряды аз (+18 және +19), сондықтан аргон калийден бұрын тұр.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Баладан литий атомын ⁷₃Li шеңберлермен салуды сұраңыз: ядрода 3 протон және 4 нейтрон, айналасында 3 электрон. Бала N=A_r-Z формуласына өзі келеді.

Өзіңді тексер

• Атомның дерлік бүкіл массасы қайда шоғырланған? Ядрода. Электрондардың салмағы дерлік жоқ.
• Атом неге электрбейтарап? Протондар мен электрондар саны бірдей, олардың +1 және -1 зарядтары бір-бірін жоққа шығарады.
• Элементтің реттік нөмірі нені көрсетеді? Ядродағы протон санын (ол электрон санына да, ядро зарядына да тең).
• Нейтрон санын қалай табады? Массалық саннан реттік нөмірді шегереді: N=A_r-Z.
• Бір элементтің изотоптары немен ерекшеленеді? Нейтрон санымен, демек, массалық санымен. Ядро заряды мен электрон саны бірдей.
• Хлор изотоптарының химиялық қасиеттері неге бірдей? Қасиеттерді электрондар анықтайды, ал екі изотопта да олар 17.

Жаттығуларды шығарамыз

Салыстырмалы атомдық массаларды Менделеев кестесі бойынша дөңгелектейміз: Al 27, Ar 40, Ca 40, Mg 24.

📕 Оқулықтың 50-бетіндегі «Сен білесің бе?» жиегінде электрон протоннан «2000 есе жеңіл» деп жазылған, ал параграф мәтінінде — «1/1836 есе аз». Дәл мәні шамамен 1836: «2000» — дөрекі дөңгелектеу.

№ 1

Атом қандай бөлшектерден тұрады? Атом құрамына кіретін бөлшектерді сипаттаңдар.

Қалай ойлаймыз. Планеталық модельді еске түсір: ортада не бар, айналасында не бар.

Шешуі. Атом ядродан және электрондардан тұрады. Ядро протондар мен нейтрондардан тұрады.

Жауабы: протондар (заряды +1, массасы 1), нейтрондар (заряды 0, массасы 1) және электрондар (-1, массасы дерлік 0).

№ 2

Атом ядросының құрамына қандай бөлшектер кіреді? Ядро құрамына кіретін элементар бөлшектерді сипаттаңдар.

Қалай ойлаймыз. Ядрода үш бөлшектің тек екеуі ғана бар.

Шешуі.

• Протон: заряды +1, массасы 1. Протон саны элементтің реттік нөміріне тең.
• Нейтрон: заряды 0, массасы 1. Нейтрон саны N=A_r-Z.

Сондықтан ядро әрқашан оң зарядты, ал оның заряды протон санына тең.

Жауабы: ядро протондардан (заряды +1, массасы 1) және нейтрондардан (заряды 0, массасы 1) тұрады.

№ 3

Күкірт S, калий K, мырыш Zn, йод I химиялық элементтерінің ядро заряды мен электрон санын анықтаңдар.

Қалай ойлаймыз. Менделеев кестесінен элементті табамыз. Оның реттік нөмірі ядро зарядына («плюс» таңбасымен) және электрон санына тең.

Шешуі.

Жауабы: S: +16 және 16 электрон; K: +19 және 19; Zn: +30 және 30; I: +53 және 53.

№ 4

Берілген химиялық элемент атомдарының ядро зарядын және атом ядроларының құрамына кіретін элементар бөлшектердің санын есептеңдер: ²⁷₁₃Al, ⁴⁰₁₈Ar, ⁴⁰₂₀Ca.

Қалай ойлаймыз. Төменгі сан — ядро заряды және протон саны. Нейтрондар: N=A_r-Z. Ядрода барлығы p+n, яғни A_r бөлшек бар.

Шешуі.

1. ²⁷₁₃Al: заряды +13; протон 13; нейтрон 27-13=14; ядрода барлығы 13+14=27.
2. ⁴⁰₁₈Ar: заряды +18; протон 18; нейтрон 40-18=22; барлығы 40.
3. ⁴⁰₂₀Ca: заряды +20; протон 20; нейтрон 40-20=20; барлығы 40.

Жауабы: Al: +13, 13 p және 14 n; Ar: +18, 18 p және 22 n; Ca: +20, 20 p және 20 n.

№ 5

Атомының құрамында 12 протон, 12 нейтрон және 12 электрон болатын химиялық элементтің таңбасын жазыңдар және оны атаңдар. Осы элемент атомының салыстырмалы атомдық массасы мен ядро зарядын анықтаңдар.

Қалай ойлаймыз. Протон саны — элемент нөмірі. Массасын протондар мен нейтрондардың қосындысы ретінде табамыз.

Шешуі.

1. Z=12 — бұл магний Mg.
2. Ядро заряды +12.
3. Массасы: 12+12=24, яғни A_r=24.
4. Жазылуы: ²⁴₁₂Mg (12p⁺; 12n⁰) 12e⁻.

Жауабы: магний Mg, ядро заряды +12, салыстырмалы атомдық массасы 24.

№ 6

Элементар бөлшектердің атауларын пайдаланып, изотоптар ұғымына анықтама беріңдер.

Қалай ойлаймыз. Бір элемент изотоптарында протон саны бірдей, ал нейтрон саны әртүрлі.

Жауап үлгісі. Изотоптар — протон саны бірдей, бірақ нейтрон саны әртүрлі бір элементтің атомдары. Сондықтан олардың массалық сандары әртүрлі. Мысалы, протий, дейтерий және тритий: әрқайсысында 1 протоннан, ал нейтрон 0, 1 және 2.

Жауабы: изотоптар — протон саны бірдей, нейтрон саны әртүрлі бір элемент атомдары.

№ 7

Қалай ойлайсыңдар, ⁴⁰₁₉K және ⁴⁰₁₈Ar атомдары әртүрлі қасиет көрсетеді деген тұжырым дұрыс па? Пікірлеріңді түсіндіріңдер.

Қалай ойлаймыз. Протон сандары мен массалық сандарды салыстыр. Бұлар изотоптар ма, жоқ па?

Шешуі.

1. Калийде Z=19, аргонда Z=18. Ядро зарядтары әртүрлі, демек, бұл — әртүрлі элементтер.
2. Екеуінің де массалық саны 40, бірақ бұл оларды изотоп етпейді: изотоптар — бір элементтің атомдары.
3. Электрон саны да әртүрлі (19 және 18), ал қасиеттерді электрондар анықтайды. Калий — жұмсақ белсенді металл, аргон — белсенді емес асыл газ (ол ауада да бар).

Жауабы: иә, дұрыс. Бұлар ядро заряды мен электрон саны әртүрлі, әртүрлі элементтердің атомдары, сондықтан қасиеттері де әртүрлі. Массалық санның бірдей болуы (40) ештеңені білдірмейді.

Жадынама

• Атомның дерлік бүкіл массасы ядрода, электрондардың салмағы дерлік жоқ.
• Құрамын жазу: ¹²₆C (6p⁺; 6n⁰) 6e⁻.
• Элементтің қасиеттерін электрондар анықтайды, сондықтан изотоптардың химиялық қасиеттері бірдей.
• Табиғатта хлор: 75 % ³⁵Cl және 25 % ³⁷Cl.

Шағын тест