Материята се предлага в много различни размери, форми и цветове. Помислете за хлор, жълтеникав газ или олово, сиво-черно твърдо вещество или живак, сребриста течност. Три много различни елемента, всеки материал направен само от един вид атом. Разликите в материята се свеждат до най-малките разлики в атомната структура.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Разберете, че изотопите на даден елемент имат различни масови числа, но еднакъв брой протони. Използвайки Периодичната таблица, намерете атомния номер на елемента. Атомният номер е равен на броя на протоните. В балансирания атом броят на електроните е равен на броя на протоните. В небалансиран атом броят на електроните се равнява на броя на протоните плюс обратното на йонния заряд. Изчислете броя на неутроните, като извадите атомния номер от масовото число. Ако масовият брой на конкретен изотоп не е известен, използвайте атомната маса от Периодичната таблица, закръглена до най-близкото цяло число, минус атомния номер, за да се намери средният брой неутрони за елемент.
Структура на атомите
Три основни частици образуват всеки атом. Протоните и неутроните се групират в ядрото в центъра на атома. Електроните образуват въртящ се облак около ядрото. Протоните и неутроните съставляват масата на атомите. Електроните, малки в сравнение с протоните и неутроните, допринасят много малко за общата маса на атомите.
Атоми и изотопи
Атомите на един и същ елемент имат еднакъв брой протони. Всички медни атоми имат 29 протона. Всички атоми на хелий имат 2 протона. Изотопите се появяват, когато атомите на един и същи елемент имат различни маси. Тъй като броят на протоните на даден елемент не се променя, разликата в масата възниква поради различен брой неутрони. Медта например има два изотопа, мед-63 и мед-65. Мед-63 има 29 протона и масово число 63. Медта-65 има 29 протона и масово число 65. Хелийът има 2 протона и почти винаги има масово число 4. Много рядко хелийът образува изотопа хелий-3, който все още има 2 протона, но има масов брой 3.
Един метод за писане на формулата за изотоп показва името или символа на елемента, последвано от масовото число, като хелий-4 или He-4. Друга стенографска идентификация на изотопите показва масовото число като горен индекс и атомния номер като индекс, и двата показани преди атомния символ. Например, 42Той посочва изотопа на хелий с масово число 4.
Периодична таблица на елементите
Разположението на Периодичната система на елементите предоставя важна информация за намирането на броя на протоните, неутроните и електроните в атомите. Съвременната периодична таблица поставя елементите в реда на техните протони. Първият елемент на масата, водородът, има един протон. Последният елемент (поне засега) на масата, Oganesson или Ununoctium, има 118 протона.
Колко протони?
Атомният номер в Периодичната таблица идентифицира броя на протоните във всеки атом на този елемент. Медта, атомно число 29, има 29 протона. Намирането на атомния номер на елемент разкрива броя на протоните.
Колко неутрони?
Разликата между изотопите на даден елемент зависи от броя на неутроните. За да намерите броя на неутроните в един изотоп, намерете масовия брой на изотопа и атомния номер. Атомният номер или броят на протоните се намира в Периодичната таблица. Атомната маса, също намерена в Периодичната таблица, е среднопретеглената средна стойност на всички изотопи на елемента. Ако не се идентифицира изотоп, атомната маса може да се закръгли до най-близкото цяло число и да се използва за намиране на средния брой неутрони.
Например, атомната маса на живака е 200,592. Меркурий има няколко изотопа с масови числа, вариращи от 196 до 204. Използвайки средната атомна маса, изчислете средния брой неутрони, като първо закръглете атомната маса от 200,592 на 201. Сега извадете броя на протоните, 80, от атомната маса, 201-80, за да намерите средния брой неутрони, 121.
Ако масовото число на един изотоп е известно, може да се изчисли действителният брой неутрони. Използвайте същата формула, масово число минус атомно число, за да изчислите броя на неутроните. В случая на живак най-често срещаният изотоп е живакът-202. Използвайте уравнението 202-80 = 122, за да установите, че живакът-202 има 122 неутрона.
Колко електрони?
Неутралният изотоп няма заряд, което означава, че положителните и отрицателните заряди балансират в неутрален изотоп. В неутрален изотоп броят на електроните е равен на броя на протоните. Подобно на намирането на броя на протоните, намирането на броя на електроните в неутрален изотоп изисква намирането на атомния номер на елемента.
В йон, изотоп с положителен или отрицателен заряд, броят на протоните не е равен на броя на електроните. Ако протоните превъзхождат електроните, изотопът има повече положителни заряди, отколкото отрицателни заряди. С други думи, броят на протоните надвишава броя на електрона със същия брой като положителния заряд. Ако броят на електроните надвишава броя на протоните, йонният заряд ще бъде отрицателен. За да намерите броя на електроните, добавете обратното на дисбаланса на заряда към броя на протоните.
Например, ако изотопът има -3 заряд, както при фосфора (атомно число 15), тогава броят на електроните е с три по-голям от броя на протоните. След това изчисляването на броя на електроните става 15 + (- 1) (- 3) или 15 + 3 = 18, или 18 електрона. Ако изотопът има +2 заряд, както при стронция (атомно число 38), тогава броят на електроните е с два по-малък от броя на протоните. В този случай изчислението става 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, така че йонът има 36 електрона. Обичайната стенограма за йони показва дисбаланса на заряда като горен индекс след атомния символ. В примера с фосфор йонът ще бъде записан като P-3.