Дефект массы - уменьшение массы атома по сравнению с суммарной массой всех отдельно взятых составляющих его элементарных частиц, обусловленное энергией их связи в атоме.

Если "разобрать" ядро атома на отдельные протоны и нейтроны (например, с помощью ядерной реакции), то их масса вновь примет именно те значения, которые нам уже известны: 1,00728 а.е.м. для протона и 1,00867 а.е.м. для нейтрона.

Дефект массы является следствием универсального соотношения E = Mc², вытекающего из теории относительности А. Эйнштейна, где E - полная энергия системы, c = 3^.10¹⁰ см/сек - скорость света в пустоте, M - масса системы (в нашем случае - атома). Тогда DM = DЕ/c², где DM - дефект массы, а DE - энергия связи нуклонов в ядре, т.е. энергия, которую необходимо затратить для разделения ядра атома на отдельные протоны и нейтроны. Таким образом, чем больше дефект массы, тем больше энергия связывания нуклонов в ядре и тем устойчивее ядро атома элемента. С увеличением числа протонов в ядре (и массового числа) дефект массы сначала возрастает от нуля (для ¹H) до максимума (у⁶⁴Ni), а затем постепенно убывает для более тяжелых элементов.

Нет никакой необходимости запоминать изотопный состав, заряд ядра, массовые числа и атомные веса разных элементов. Эти значения всегда можно найти в справочниках. Важно понимать физический смысл этих величин.

Иначе обстоит дело с названиями и символами элементов. Это один из немногих разделов химии, который требует простого запоминания. В таблице 2-3 приведены названия и символы некоторых наиболее известных и распространенных химических элементов. Интересно, что во многих случаях русские и латинские названия элементов расходятся довольно сильно - и это естественно, потому что в России химическая наука (и связанное с ней производство) развивались самостоятельно и необходимые термины вводились в язык по мере того, как в них возникала потребность.

На первый взгляд кажется, что запомнить названия и символы элементов чрезвычайно трудно. К счастью, необходимо знать не все, а только важнейшие элементы. Например, только те, которые представлены в таблице 2-3. Кроме того, в конце этой главы мы расскажем о том, как можно довольно легко и весело помочь себе в этом нелегком деле.

Таблица 2-3. Названия и символы некоторых элементов.

Задачи

2.1. Сколько протонов и сколько нейтронов содержится в ядре атома кислорода ¹⁶₈О?

2.2. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме элемента бора ¹¹₅B?

2.3. Сколько электронов содержится в электронной оболочке иона натрия ²³₁₁Na⁺¹ ?

2.4. В атоме элемента кальция 20 протонов и 20 нейтронов. Какой заряд несет ион кальция с 18 электронами в электронной оболочке? Напишите латинский символ этого иона.

** 2.5. Элемент сурьма (₅₁Sb) состоит из двух изотопов: ¹²¹₅₁Sb (57%) и ¹²³₅₁Sb (43%). Какова относительная атомная масса (атомный вес) природной сурьмы?

** 2.6 (НГУ). В каком соотношении находятся природные изотопы меди: ⁶³Cu и ⁶⁵Cu? Относительная атомная масса (атомный вес) природной меди 63,5. Каков состав ядра атома каждого из этих изотопов (сколько в ядрах их атомов протонов и нейтронов)?

2.7. Заполните пропуски в таблице: