Перескок отдельного электрона с орбиты на орбиту всегда связан с поглощением или высвобождением энергии. Однако орбиты имеют определенные диаметры, поэтому изменения энергии при перескоках не могут иметь любое значение, а совершаются ступенчато, определенными порциями.

Атомное ядро—это положительно заряженная центральная часть атома, в которой находится основная его масса. Почти вся масса атома (99,95—99,98%) сосредоточена в его ядре, которое вследствие огромной плотности занимает примерно лишь одну стотриллионную часть объема. Размеры атомного ядра ничтожно малы (10ˉ13—10ˉ12 см) по сравнению с размером атома (10ˉ8 см). Плотность атома составляет 2*1014 г/см3, или 200 млн. тонн в 1 см3, т.е. ядерное вещество в 2*1014 раз тяжелее воды.

Атомное ядро несет заряд положительного электричества и состоит из протонов и нейтронов.

Протон — элементарная частица любого атомного ядра. Масса покоя протона составляет 1,6724-10ˉ27 кг или в относительных единицах 1,007825 а.е.м., т.е. в 1836,13 раза больше массы электрона. Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона, т.е. элементарному заряду = 1,6009 * 10ˉ19 кулона. Символ протона - латинская буква р.

Число протонов в ядре (Z) для каждого элемента строго постоянно и соответствует порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Поэтому порядковый или атомный номер элемента является синонимом числа протонов. Так как каждый протон несет элементарный положительный заряд электричества, то атомный номер элемента показывает и число положительных зарядов в ядре. Число электронов в оболочке атома определяется числом протонов в ядре, а не наоборот, и химические свойства элементов определяются в конечном итоге числом протонов.

Нейтрон — другой вид ядерных частиц всех элементов. Его нет лишь в ядре легкого водорода, состоящего из одного протона. Масса покоя нейтрона немного больше массы протона и составляет 1,6748-10ˉ27 кг, или 1,009665 а.е.м., т.е. больше массы электрона в 1838,7 раза. В отличие от протона нейтрон не имеет заряда, он электрически нейтрален. Символ нейтрона — латинская буква п.

В атомном ядре нейтроны являются стабильными, а в свободном состоянии они неустойчивы. Число нейтронов в ядрах атомов одного и того же элемента может колебаться, поэтому число нейтронов в ядре (N) не характеризует элемент.

Общее название протонов и нейтронов — нуклоны. Нуклоны удерживаются внутри атомного ядра ядерными силами притяжения. Ядерные силы гораздо (раз в 100) сильнее электромагнитных сил и поэтому удерживают внутри ядра, одноименно заряженные протоны. Ядерные силы проявляются только на очень малых расстояниях (10ˉ13см). При незначительном увеличении расстояния между нуклонами ядерные силы уменьшаются до нуля и кулоновские силы разъединяют протоны. Ядерные силы составляют потенциальную энергию связи ядра, которая при некоторых превращениях частично высвобождается, переходит в кинетическую энергию.

Как указывалось, заряд (Z) атомного ядра любого химического элемента определяется числом протонов в ядре и равен атомному номеру элемента. Массу атома (А) практически принимают равной массе ядра, так как масса электронов весьма мала. Но масса ядра слагается из масс всех нуклонов, входящих в ядро, следовательно, сумма чисел протонов Nр и нейтронов NП должна быть равна массовому числу атома, т.е. целому числу А, ближайшему к атомному весу.

Таким образом, число нейтронов в атомном ядре элемента равно разности между массовым числом и атомным номером элемента: NП=А-Z. В принятой в настоящее время транскрипции атомные ядра химических элементов обозначают символом ZХА, где X — символ элемента, А — массовое число, Z — атомный номер.