Гелий и гелион. Массовое число атома. Атомное число.

Чтобы проиллюстрировать написанное выше, возьмем атом гелия (порядковый номер в таблице Менделеева – 2, обозначается буквами «He»).

Количество нейтронов в ядре обозначается буквой «N», а количество протонов – буквой «Z».

В физике используется термин «массовое число». Массовое число обозначается буквой «А» и обозначает совокупное количество протонов и нейтронов в ядре атома: А=Z+N

Можно также сказать, что массовое число А – это количество всех нуклонов атома.

Термин «массовое число» не очень удачный, потому что может возникнуть ошибочная его интерпретация как числа, определяющего какую-то массу. На самом деле здесь слово «массовый» используется как синоним слова «совокупный», «суммарный».

У гелия в ядре два протона и два нейтрона. Отсюда легко сделать вывод, что вокруг ядра крутится ровно два электрона, потому что только в этом случае суммарный электрический заряд двух протонов и двух электронов будет равен нулю.

Еще в физике используется термин «атомное число», а иногда его еще называют «зарядовым числом». Атомное число – это то же самое количество протонов в ядре атома, или, что то же самое, суммарный электрический заряд ядра. То есть атомное число и есть число протонов в ядре. Таким образом, атомное число гелия Z=2, а массовое число гелия A=4. Запишем: Z_He=2

Атом гелия с ядром, состоящим из двух протонов и двух нейтронов, стабилен, то есть сам по себе он не разваливается, участвует в химических реакциях и вообще чувствует себя хорошо. Однако в природе очень-очень редко (примерно один из миллиона атомов) встречается и другой изотоп гелия, у которого на один нейтрон меньше. Первый – обычный гелий, мы обозначим как «⁴He», а второй – «³He». Еще можно записывать так: «гелий» (что равносильно записи «гелий-4», так как по умолчанию, когда мы говорим просто «гелий», то подразумеваем именно «гелий-4») и «гелий-3». Гелий-3 имеет собственное название: «гелион». Гелион тоже стабилен, как и гелий. Искусственным путем удается создать еще шесть изотопов гелия – они радиоактивны и нестабильны, то есть не могут сколь-нибудь долго существовать.

Так как химический элемент определяется только количеством протонов в ядре, а не количеством электронов или нейтронов, то указанием массового числа мы можем точно указывать на то – о каком именно изотопе идет речь. Например, гелий с А=3 – это, очевидно, гелион.

Осталось только не запутаться: атомное число – это количество протонов в ядре. Оно же соответствует номеру химического элемента в таблице Менделеева. А массовое число – это сумма и протонов и нейтронов. Атомное число любого химического элемента всегда одно и то же (потому что изъятие или добавление протона превращает исходное вещество в другое), а массовое число может меняться, обозначая разные изотопы одного и того же вещества.

Еще раз: если в элементе изменить количество протонов, это будет уже другой элемент – например золото превратится в ртуть, и резко изменятся и физические, и химические свойства. Если в элементе изменить количество нейтронов, то элемент останется тем же самым, то есть его химические свойства останутся неизменными, хотя физические свойства изменятся. Если в элементе изменить количество электронов, он останется прежним элементом, хотя – поскольку он станет теперь электрически заряженным ионом того же элемента, его химические и физические свойства все равно немного изменятся, но эти изменения будут характерны именно для этого элемента, а не для другого, и когда баланс электронов естественным образом восстановится, это снова будет все тот же элемент.