Номер 1, страница 223 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

1. Почему атомная масса химических элементов не выражается целым числом?

1. Атомная масса химического элемента, которую мы видим в периодической таблице, как правило, не является целым числом по двум основным причинам.

Первая и главная причина — существование изотопов. Большинство химических элементов в природе представляет собой смесь нескольких изотопов. Изотопы — это разновидности атомов одного и того же элемента, которые имеют одинаковое число протонов в ядре, но разное число нейтронов. Следовательно, изотопы имеют разную массу. Атомная масса элемента, приводимая в таблице, — это средневзвешенное значение масс его природных изотопов с учётом их процентного содержания в природе.
Например, элемент хлор ($Cl$) имеет два основных природных изотопа: $^{35}Cl$ (распространённость $\approx 75.77\%$) и $^{37}Cl$ (распространённость $\approx 24.23\%$). Его средняя атомная масса рассчитывается по формуле:
$Ar(Cl) = Ar(^{35}Cl) \cdot \omega(^{35}Cl) + Ar(^{37}Cl) \cdot \omega(^{37}Cl) \approx 34.969 \cdot 0.7577 + 36.966 \cdot 0.2423 \approx 35.453$
Как видно, результат является дробным числом.

Вторая причина — дефект масс. Масса ядра любого атома (кроме протия, $^{1}H$) всегда меньше суммы масс отдельных протонов и нейтронов, из которых оно состоит. Эта разница в массе ($ \Delta m $), называемая дефектом масс, соответствует энергии связи ядра ($E_{св}$), которая удерживает частицы вместе, согласно соотношению Эйнштейна $E_{св} = \Delta m c^2$. Из-за этого эффекта масса даже одного отдельно взятого изотопа (за исключением углерода-12, чья масса по определению принята равной ровно 12 а.е.м.) не является целым числом.

Ответ: Атомная масса химических элементов не выражается целым числом, так как она представляет собой средневзвешенное значение масс всех природных изотопов данного элемента с учётом их распространённости, а также из-за наличия дефекта масс, который делает массу каждого отдельного изотопа нецелочисленной.