Hmota se dodává v mnoha různých velikostech, tvarech a barvách. Vezměme si chlor, nažloutlý plyn nebo olovo, šedočernou pevnou látku nebo rtuť, stříbřitou kapalinu. Tři velmi odlišné prvky, každý materiál vyrobený pouze z jednoho druhu atomu. Rozdíly v hmotě sestupují do nejmenších rozdílů v atomové struktuře.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Pochopte, že izotopy prvku mají různá hmotnostní čísla, ale stejný počet protonů. Pomocí Periodické tabulky vyhledejte atomové číslo prvku. Atomové číslo se rovná počtu protonů. Ve vyváženém atomu se počet elektronů rovná počtu protonů. V nevyváženém atomu se počet elektronů rovná počtu protonů plus opak iontového náboje. Vypočítejte počet neutronů odečtením atomového čísla od hmotnostního čísla. Pokud není známo číslo hmotnosti konkrétního izotopu, použijte zaokrouhlenou atomovou hmotnost z periodické tabulky na nejbližší celé číslo, minus atomové číslo, aby se zjistil průměrný počet neutronů pro živel.
Struktura atomů
Každý atom tvoří tři hlavní částice. Protony a neutrony se shlukují v jádru ve středu atomu. Elektrony tvoří kolem jádra rotující mrak. Protony a neutrony tvoří množství atomů. Elektrony, nepatrné ve srovnání s protony a neutrony, přispívají k celkové hmotnosti atomů velmi málo.
Atomy a izotopy
Atomy stejného prvku mají stejný počet protonů. Všechny atomy mědi mají 29 protonů. Všechny atomy helia mají 2 protony. K izotopům dochází, když mají atomy stejného prvku různé hmotnosti. Vzhledem k tomu, že počet protonů prvku se nemění, dochází k rozdílu v hmotnosti z důvodu různého počtu neutronů. Měď má například dva izotopy, měď-63 a měď-65. Měď 63 má 29 protonů a hmotnost 63. Měď-65 má 29 protonů a hmotnostní číslo 65. Helium má 2 protony a téměř vždy má hromadné číslo 4. Velmi zřídka tvoří hélium izotop helia-3, který má stále 2 protony, ale má hromadné číslo 3.
Jeden způsob psaní vzorce pro izotop ukazuje název prvku nebo symbol následovaný číslem hmotnosti jako helium-4 nebo He-4. Další zkratková identifikace izotopů ukazuje hmotnostní číslo jako horní index a atomové číslo jako dolní index, přičemž oba jsou uvedeny před atomovým symbolem. Například, 42Označuje izotop hélia hmotou číslo 4.
Periodická tabulka prvků
Uspořádání Periodické tabulky prvků poskytuje základní informace pro zjištění počtu protonů, neutronů a elektronů v atomech. Moderní periodická tabulka uvádí prvky v pořadí podle jejich protonů. První prvek na stole, vodík, má jeden proton. Poslední prvek (alespoň prozatím) na stole, Oganesson nebo Ununoctium, má 118 protonů.
Kolik protonů?
Atomové číslo v Periodické tabulce označuje počet protonů v jakémkoli atomu daného prvku. Měď, atomové číslo 29, má 29 protonů. Nalezení atomového čísla prvku odhalí počet protonů.
Kolik neutronů?
Rozdíl mezi izotopy prvku závisí na počtu neutronů. Chcete-li zjistit počet neutronů v izotopu, najděte hmotnostní číslo izotopu a atomové číslo. Atomové číslo nebo počet protonů najdete v Periodické tabulce. Atomová hmotnost, která se rovněž nachází v periodické tabulce, je váženým průměrem všech izotopů prvku. Pokud není identifikován žádný izotop, lze atomovou hmotnost zaokrouhlit na nejbližší celé číslo a použít k nalezení průměrného počtu neutronů.
Například atomová hmotnost rtuti je 200 592. Merkur má několik izotopů s hmotnostními čísly v rozmezí od 196 do 204. Pomocí průměrné atomové hmotnosti vypočítejte průměrný počet neutronů tak, že nejprve zaokrouhlíte atomovou hmotnost z 200 592 na 201. Nyní odečtěte počet protonů 80 od atomové hmotnosti 201-80, abyste našli průměrný počet neutronů 121.
Pokud je známo hmotnostní číslo izotopu, lze vypočítat skutečný počet neutronů. K výpočtu počtu neutronů použijte stejný vzorec, hmotnostní číslo minus atomové číslo. V případě rtuti je nejběžnějším izotopem rtuť-202. Pomocí rovnice 202-80 = 122 zjistíte, že rtuť-202 má 122 neutronů.
Kolik elektronů?
Neutrální izotop nemá žádný náboj, což znamená, že kladné a záporné náboje jsou vyváženy v neutrálním izotopu. V neutrálním izotopu se počet elektronů rovná počtu protonů. Stejně jako zjištění počtu protonů i zjištění počtu elektronů v neutrálním izotopu vyžaduje zjištění atomového čísla prvku.
V iontu, izotopu s kladným nebo záporným nábojem, se počet protonů nerovná počtu elektronů. Pokud protony převažují nad elektrony, má izotop více kladných nábojů než záporných. Jinými slovy, počet protonů převyšuje počet elektronů o stejný počet jako kladný náboj. Pokud počet elektronů překročí počet protonů, bude iontový náboj záporný. Chcete-li zjistit počet elektronů, přidejte protiklad nábojové nerovnováhy k počtu protonů.
Například pokud má izotop náboj 3, jako u fosforu (atomové číslo 15), pak je počet elektronů o tři větší než počet protonů. Z výpočtu počtu elektronů pak bude 15 + (- 1) (- 3) nebo 15 + 3 = 18 nebo 18 elektronů. Pokud má izotop náboj +2, jako u stroncia (atomové číslo 38), pak je počet elektronů o dva menší než počet protonů. V tomto případě se výpočet stane 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, takže ion má 36 elektronů. Obvyklá zkratka pro ionty ukazuje nerovnováhu náboje jako horní index za atomovým symbolem. V příkladu fosforu by byl iont zapsán jako P-3.