Kuidas leida, kui palju prootoneid, neutroneid ja elektrone on isotoopides

Materjalil on palju erinevaid suurusi, kujundeid ja värve. Vaatleme kloori, kollakat gaasi või pliid, halli-mustat tahket ainet või elavhõbedat, hõbedast vedelikku. Kolm väga erinevat elementi, millest igaüks on valmistatud ainult ühest aatomitüübist. Mateeria erinevused taanduvad väikseimatele aatomistruktuuri erinevustele.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Mõistke, et elemendi isotoopidel on erinevad massinumbrid, kuid sama palju prootoneid. Leidke perioodilise tabeli abil elemendi aatomnumber. Aatomnumber võrdub prootonite arvuga. Tasakaalustatud aatomis võrdub elektronide arv prootonite arvuga. Tasakaalustamata aatomis võrdub elektronide arv prootonite arvuga pluss ioonlaengu vastand. Arvutage neutronite arv, lahutades massinumbrist aatomnumbri. Kui konkreetse isotoobi massinumber pole teada, kasutage perioodilisustabeli aatomimassi ümardatuna keskmise neutronite arvu leidmiseks täisarvuni, miinus aatomnumber element.

Iga aatomi moodustavad kolm peamist osakest. Prootonid ja neutronid koonduvad aatomi keskmes asuvas tuumas. Elektronid moodustavad tuuma ümber pöörleva pilve. Prootonid ja neutronid moodustavad aatomite massi. Elektroonid, mis on prootonite ja neutronitega võrreldes väiksemad, aitavad aatomite üldmassile väga vähe kaasa.

Sama elemendi aatomitel on sama palju prootoneid. Kõigil vase aatomitel on 29 prootonit. Kõigil heeliumi aatomitel on 2 prootonit. Isotoobid tekivad siis, kui sama elemendi aatomitel on erinev mass. Kuna elemendi prootonite arv ei muutu, tekib massi erinevus neutronite erineva arvu tõttu. Näiteks vasel on kaks isotoopi, vask-63 ja vask-65. Vask-63-l on 29 prootonit ja massinumber 63. Vask-65-l on 29 prootonit ja massinumber 65. Heeliumil on 2 prootonit ja selle massinumber on peaaegu alati 4. Väga harva moodustab heelium isotoobi heelium-3, millel on endiselt 2 prootonit, kuid mille massarv on 3.

Üks meetod isotoobi valemi kirjutamiseks näitab elemendi nime või sümbolit, millele järgneb massinumber heelium-4 või He-4. Isotoopide teine ​​lühikirjeldus näitab massi numbrit ülakoodina ja aatomnumbrit alaindeksina, mõlemad on näidatud aatomsümboli ette. Näiteks, ⁴₂Ta tähistab heeliumi isotoopi massiga 4.

Perioodilise elementide tabeli paigutus annab olulist teavet aatomite prootonite, neutronite ja elektronide arvu leidmiseks. Kaasaegne perioodilisustabel asetab elemendid nende prootonite järjekorda. Laua esimesel elemendil, vesinikul, on üks prooton. Tabeli viimases elemendis (vähemalt praegu) Oganessonis või Ununoctiumis on 118 prootonit.

Perioodilisustabeli aatomnumber tähistab prootonite arvu selle elemendi mis tahes aatomis. Vask, aatomnumber 29, sisaldab 29 prootonit. Elemendi aatomnumbri leidmine näitab prootonite arvu.

Elemendi isotoopide erinevus sõltub neutronite arvust. Neutronite arvu leidmiseks isotoopis leidke isotoobi massinumber ja aatomnumber. Aatomnumber ehk prootonite arv on toodud perioodilisustabelis. Perioodilisustabelist leitud aatomimass on elemendi kõigi isotoopide kaalutud keskmine. Kui isotoopi ei tuvastata, saab aatomimassi ümardada lähima täisarvuni ja kasutada neutronite keskmise arvu leidmiseks.

Näiteks on elavhõbeda aatommass 200,592. Elavhõbedal on mitu isotoopi, mille mass on vahemikus 196 kuni 204. Keskmise aatommassi abil arvutage keskmine neutronite arv, ümardades aatommassi esmalt 200,592-lt 201-le. Nüüd lahutage aatomimassist 201–80 prootonite arv 80, et leida keskmine neutronite arv 121.

Kui on teada isotoopi massinumber, saab arvutada tegeliku neutronite arvu. Neutronite arvu arvutamiseks kasutage sama valemit, massinumber miinus aatomnumber. Elavhõbeda puhul on kõige tavalisem isotoop elavhõbe-202. Kasutage võrrandit 202-80 = 122, et leida, et elavhõbe-202-l on 122 neutronit.

Neutraalsel isotoopil pole laengut, see tähendab, et positiivsed ja negatiivsed laengud tasakaalustavad neutraalset isotoopi. Neutraalses isotoopis võrdub elektronide arv prootonite arvuga. Nagu ka prootonite arvu leidmine, nõuab ka neutraalses isotoopis elektronide arvu leidmine elemendi aatomnumbri leidmist.

Ioonis, positiivse või negatiivse laenguga isotoopis, ei võrdu prootonite arv elektronide arvuga. Kui prootonite arv ületab elektrone, on isotoopil rohkem positiivseid laenguid kui negatiivseid. Teisisõnu, prootonite arv ületab positiivse laenguga sama arvu elektronide arvu. Kui elektronide arv ületab prootonite arvu, on ioonilaeng negatiivne. Elektronide arvu leidmiseks lisage prootonite arvule laengu tasakaalustamatuse vastand.

Näiteks kui isotoopil on -3 laeng, nagu fosforil (aatomnumber 15), siis on elektronide arv prootonite arvust kolm suurem. Elektroonide arvu arvutamisel saab siis 15 + (- 1) (- 3) või 15 + 3 = 18 või 18 elektroni. Kui isotoopil on +2 laeng, nagu strontsiumil (aatomnumber 38), siis on elektronide arv prootonite arvust kaks väiksem. Sellisel juhul saab arvutus 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, seega on ioonil 36 elektroni. Tavaline ioonide lühikirjeldus näitab laengu tasakaalustamatust aatomsümbolile järgneva ülaindeksina. Fosfori näites kirjutataks ioon tähega P^-3.