Materie findes i mange forskellige størrelser, former og farver. Overvej klor, en gullig gas eller bly, et grå-sort fast stof eller kviksølv, en sølvfarvet væske. Tre meget forskellige elementer, hvert materiale fremstillet af kun en slags atom. Forskellene i materie kommer ned til de mindste forskelle i atomstruktur.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Forstå, at isotoper af et element har forskellige massetal, men det samme antal protoner. Brug det periodiske system til at finde elementets atomnummer. Atomtallet er lig med antallet af protoner. I et afbalanceret atom er antallet af elektroner lig med antallet af protoner. I et ubalanceret atom er antallet af elektroner lig med antallet af protoner plus det modsatte af ionladningen. Beregn antallet af neutroner ved at trække atomnummeret fra massetallet. Hvis massenummeret for en bestemt isotop ikke er kendt, skal du bruge atommassen fra det periodiske system, afrundet til det nærmeste heltal minus atomnummeret for at finde det gennemsnitlige antal neutroner for element.
Struktur af atomer
Tre hovedpartikler danner hvert atom. Protoner og neutroner klynger sig i kernen i centrum af atomet. Elektroner danner en roterende sky omkring kernen. Protoner og neutroner udgør massen af atomer. Elektroner, miniscule sammenlignet med protoner og neutroner, bidrager meget lidt til den samlede masse af atomer.
Atomer og isotoper
Atomer af det samme element har det samme antal protoner. Alle kobberatomer har 29 protoner. Alle heliumatomer har 2 protoner. Isotoper opstår, når atomer af det samme element har forskellige masser. Da antallet af protoner i et element ikke ændres, forekommer forskellen i masse på grund af forskellige antal neutroner. Kobber har for eksempel to isotoper, kobber-63 og kobber-65. Copper-63 har 29 protoner og et massetal på 63. Copper-65 har 29 protoner og massenummer 65. Helium har 2 protoner og har næsten altid et massetal på 4. Meget sjældent danner helium isotopen helium-3, som stadig har 2 protoner, men har et massetal på 3.
En metode til at skrive formlen for en isotop viser elementets navn eller symbol efterfulgt af massetallet som helium-4 eller He-4. En anden stenografisk identifikation af isotoper viser massetallet som et overskrift og atomnummeret som et underskrift, begge vist forud for atomsymbolet. For eksempel, 42Han angiver heliumisotopen med masse nummer 4.
Periodisk system af elementer
Arrangementet af det periodiske system af elementer giver vigtig information til at finde antallet af protoner, neutroner og elektroner i atomer. Det moderne periodiske system sætter elementerne i rækkefølge efter deres protoner. Det første element på bordet, brint, har en proton. Det sidste element (i det mindste for nu) på bordet, Oganesson eller Ununoctium, har 118 protoner.
Hvor mange protoner?
Atomtallet i det periodiske system identificerer antallet af protoner i ethvert atom i dette element. Kobber, atomnummer 29, har 29 protoner. At finde atomnummeret på et element afslører antallet af protoner.
Hvor mange neutroner?
Forskellen mellem isotoper af et element afhænger af antallet af neutroner. For at finde antallet af neutroner i en isotop skal du finde isotopens masse og atomnummeret. Atomtallet eller antallet af protoner findes i det periodiske system. Atommassen, der også findes i det periodiske system, er det vejede gennemsnit af alle elementets isotoper. Hvis der ikke identificeres nogen isotop, kan atommassen afrundes til nærmeste heltal og bruges til at finde det gennemsnitlige antal neutroner.
For eksempel er kviksølvets atommasse 200,592. Kviksølv har flere isotoper med massetal fra 196 til 204. Brug den gennemsnitlige atommasse til at beregne det gennemsnitlige antal neutroner ved først at afrunde atommassen fra 200,592 til 201. Træk nu antallet af protoner, 80, fra atommassen, 201-80, for at finde det gennemsnitlige antal neutroner, 121.
Hvis massetallet på en isotop er kendt, kan det faktiske antal neutroner beregnes. Brug den samme formel, massetal minus atomnummer, til at beregne antallet af neutroner. I tilfælde af kviksølv er den mest almindelige isotop kviksølv-202. Brug ligningen, 202-80 = 122, til at finde ud af, at kviksølv-202 har 122 neutroner.
Hvor mange elektroner?
En neutral isotop har ingen ladning, hvilket betyder, at de positive og negative ladninger balancerer i en neutral isotop. I en neutral isotop er antallet af elektroner lig med antallet af protoner. Ligesom at finde antallet af protoner kræver det at finde antallet af elektroner i en neutral isotop at finde elementets atomnummer.
I en ion, en isotop med en positiv eller negativ ladning, svarer antallet af protoner ikke til antallet af elektroner. Hvis protoner overstiger elektroner, har isotopen flere positive ladninger end negative ladninger. Med andre ord overstiger antallet af protoner antallet af elektroner med det samme antal som den positive ladning. Hvis antallet af elektroner overstiger antallet af protoner, vil ionladningen være negativ. For at finde antallet af elektroner skal du tilføje det modsatte af ladningsubalancen til antallet af protoner.
For eksempel, hvis en isotop har en -3 ladning, som med fosfor (atomnummer 15), så er antallet af elektroner tre større end antallet af protoner. Beregning af antallet af elektroner bliver derefter 15 + (- 1) (- 3) eller 15 + 3 = 18 eller 18 elektroner. Hvis en isotop har en +2 ladning, som med strontium (atomnummer 38), er antallet af elektroner to mindre end antallet af protoner. I dette tilfælde bliver beregningen 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, så ionen har 36 elektroner. Den sædvanlige stenografi for ioner viser ladningsubalancen som et overskrift efter atomsymbolet. I fosforeksemplet ville ionen blive skrevet som P-3.