Строение атома. Атом — это мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая все его свойства. По своей структуре атом представляет сложную систему, состоящую из находящегося в центре атома положительно заряженного ядра очень малых размеров (10ˉ13см) и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра на различных орбитах. Отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра, при этом атом в целом оказывается электрически нейтральным.

В среднем размер целого атома принимается равным 10ˉ8см. Следовательно, ядро атома приблизительно в 100000 раз меньше атома.

Открытия о строении атома и атомного ядра относятся к началу XX века. В 1911г. было установлено, что любой атом состоит из ядра и окружающих его электронов. Первые сведения о структуре ядра получены в 1919г., когда в составе ядра открыли протоны. Нейтроны были открыты в 1932г. После этого структура атома окончательно определилась. Согласно современным представлениям, любой атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов.

Элементарная частица в свободном состоянии характеризуется такими физическими величинами, как масса, электрический заряд (или отсутствие заряда), устойчивость и другие свойства. Протон и электрон относятся к так называемым совершенно устойчивым и стабильным частицам, тогда как нейтрон является стабильным, лишь находясь в ядре.

Массу ядер и элементарных частиц обычно выражают в атомных единицах массы (а. е. м.). За атомную единицу массы (физическую) принята 1/12 массы изотопа атома углерода 6С12. Одна атомная единица массы равняется 1,66*10ˉ27 кг.

Энергию в ядерной физике выражают в электрон-вольтах. Электрон-вольт равен кинетической энергии, которую приобретает электрон (или любая частица вещества, имеющая заряд) при про­хождении электрического поля с разностью потенциалов в 1 вольт. Обычно пользуются кратной электрон-вольту единицей — мегаэлектронвольт (Мэв), равной миллиону эв (1 Мэв—106 эв).

Энергетический эквивалент 1 а. е. м. составляет 931,14 Мэв (или 14,84*Юˉ4 эрг). Электрон - устойчивая элементарная частица с массой покоя, равной 0,000548 а. е. м., энергетический эквивалент которой составляет 0,511 Мэв. Электрон (символ-е) несет один элементарный отрицательный заряд электричества - 1,602-10ˉ19 кулона. Отрицательно заряженные электроны находятся на относительно очень больших расстояниях (10ˉ8 см) вокруг атомного ядра и образуют оболочку атома. Электроны удерживаются в области атома электромагнитными силами притяжения, действующими на них со стороны положительно заряженного ядра. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре.

Электроны могут двигаться в атоме по орбитам вполне определенного радиуса. Если электронов три и больше, то они вращаются на орбитах разных радиусов или, как говорят, на разных уровнях. Орбиты группируются в определенные электронные слои, окружающие ядра, создавая его оболочку. Таких слоев максимально может быть семь. Электронные слои принято обозначать (начиная с ближайшего к ядру слоя) буквами K,L,M,O,P,Q. Соответственно числу электронных слоев в периодической системе все эле­менты размещаются в семи периодах.

Наибольшее количество электронов, которое может находиться в одном слое, определяется квантовым соотношением т = 2п2, где п — главное квантовое число, которое является и номером слоя (п=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Следовательно, в К-слое (п=1) может нахо­диться максимум 2 электрона, в L-слое (п-2) — 8 электронов, М-слое (п-3) — 18 электронов и т.д. Общее число электронов в атоме равно положительному, заряду ядра. Поэтому в невозбужденном состоянии атом в целом электрически нейтрален. Чем ближе к ядру вращается электрон, тем больше его энергия связи с ядром (потенциальная энергия), а уровень энергии вращения (кинетическая энергия) меньше. Поэтому электроны с внешней орбиты, где их энергия связи не превышает 1—2 эв, сорвать легче, и они на внешних орбитах легче, чем на других орбитах, взаимодействуют с окружающей средой, обусловливая важнейшие свойства вещества — его электропроводность, валентность и др.