Размер и масса атома

Размер атома определяется радиусом его внешней электронной оболочки. Размеры всех атомов ~ 10^‑10 м. А размер ядра на 5 порядков меньше, всего — 10^-15 м. Наглядно это можно представить так: если атом увеличить до размеров 20-этажного дома, то ядро атома будет выглядеть как миллиметровая пылинка в центральной комнате этого дома. Однако трудно вообразить дом, масса которого прак­тически полностью сосредоточена в этой пылинке. А атом именно таков.

Атомы очень маленькие и очень легкие. Атом во столько раз легче яблока, во сколько раз яблоко легче земного шара. Если мир «потяжелеет» так, что атом станет весить как капля воды, то люди в таком мире станут тяже­лыми, как планеты: дети — как Меркурий и Марс, а взрослые — как Венера и Земля.

Рассмотреть атом нельзя даже с помощью микро­скопа. Лучшие оптиче­ские микроскопы позво­ляют различить детали объекта, если расстояние между ними ~0,2 мкм. В электронном микроско­пе это расстояние уда­лось уменьшить до ~2-3 Å. Различить и сфо­тографировать отдель­ные атомы впервые уда­лось с помощью ионного проектора. Но никто не видел, как устроен атом внутри. Все данные о строении атомов полу­чены из опытов по рассе­янию частиц.

Масса атомного ядра в несколько тысяч раз больше массы его электронной оболочки. Это связано с тем, что ядра атомов состоят из очень тяжелых, по сравнению с электроном, частиц — протонов p и нейтронов n. Их массы почти одинаковы и примерно в 2000 раз больше массы элек­трона. При этом протон — положительно заряженная части­ца, а нейтрон — нейтральная. Заряд протона по величине ра­вен заряду электрона. Число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке, это и обеспечивает электрическую нейтральность атома. Число нейтронов может быть различ­ным, в ядре атома легкого водорода нейтронов нет совсем, а в ядре атома углерода их может быть и 6, и 7, и 8.

Масса электрона m_e ≈ 0,91 • 10^-30 кг, масса протона m_p ≈ 1,673 • 10^-27 кг = 1836 m_e, мас­са нейтрона m_n = 1,675 • 10^‑27кг ≈ 1840 m_e.

Масса атома меньше суммы масс ядра и электронов на ве­личину Δm, называемую дефектом масс, который возника­ет из-за кулоновского взаимодействия ядра и электронов. Дефект масс у атомов (в отличие от ядер) очень мал, и, хотя он увеличивается с ростом Z, ни у одного атома не превы­шает массы электрона. Материал с сайта http://worldof.school

Конечно, атом нельзя по­ложить на весы и взвесить, он слишком мал. Массы атомов сначала определи­ли химики. Причем изме­рили они их в относитель­ных единицах, приняв за единицу массу атома водо­рода и воспользовавшись законом Дальтона, соглас­но которому химические вещества образуются при соединении атомов хими­ческих элементов в строго определенной пропорции. И сейчас массы атомов ча­ще всего измеряют в отно­сительных единицах, но в качестве атомной единицы массы (а. е. м.) используют ¹/₁₂ массы атома углерода C¹²,1 а. е. м. = 1,66057 • 10^-27 кг.