Kuinka löytää kuinka monta protonia, neutronia ja elektronia on isotoopeissa

Aineita on useita eri kokoja, muotoja ja värejä. Harkitse klooria, kellertävää kaasua tai lyijyä, harmaa-mustaa kiinteää ainetta tai elohopeaa, hopeanhohtoista nestettä. Kolme hyvin erilaista elementtiä, joista kukin materiaali on valmistettu vain yhdentyyppisestä atomista. Aineen erot johtuvat pienimpiin atomirakenteen eroihin.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Ymmärrä, että elementin isotoopeilla on erilaiset massanumerot, mutta sama määrä protoneja. Etsi jaksollisen taulukon avulla elementin atominumero. Atomiluku on yhtä suuri kuin protonit. Tasapainotetussa atomissa elektronien määrä on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä. Epätasapainossa olevassa atomissa elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä plus päinvastoin kuin ionivaraus. Laske neutronien määrä vähentämällä atomiluku massanumerosta. Jos tietyn isotoopin massanumeroa ei tiedetä, käytä jaksollisen taulukon atomimassaa pyöristettynä lähimpään kokonaislukuun, miinus atomiluku, jotta saadaan neutronien keskimääräinen lukumäärä elementti.

Kolme päähiukkasia muodostaa jokaisen atomin. Protonit ja neutronit ryhmittyvät ytimessä atomin keskellä. Elektronit muodostavat pyörivän pilven ytimen ympärille. Protonit ja neutronit muodostavat atomien massan. Elektronit, jotka ovat pieniä protoneihin ja neutroneihin verrattuna, vaikuttavat hyvin vähän atomien kokonaismassaan.

Saman alkuaineen atomeilla on sama määrä protoneja. Kaikissa kupariatomeissa on 29 protonia. Kaikilla heliumatomilla on 2 protonia. Isotooppeja esiintyy, kun saman elementin atomeilla on eri massa. Koska elementin protonien määrä ei muutu, massaero johtuu neutronien erilaisesta määrästä. Esimerkiksi kuparilla on kaksi isotooppia, kupari-63 ja kupari-65. Kupari-63: lla on 29 protonia ja massaluku 63. Kupari-65: ssä on 29 protonia ja massa numero 65. Heliumilla on 2 protonia ja melkein aina massa 4. Hyvin harvoin helium muodostaa helium-3-isotoopin, jolla on vielä 2 protonia, mutta jonka massa on 3.

Yksi menetelmä isotoopin kaavan kirjoittamiseksi näyttää elementin nimen tai symbolin, jota seuraa massanumero, helium-4 tai He-4. Isotooppien toinen lyhytnäkymä osoittaa massanumeron yläindeksinä ja atomiluvun alaindeksinä, jotka molemmat esitetään ennen atomisymbolia. Esimerkiksi, ⁴₂Hän osoittaa helium-isotoopin, jonka massa on numero 4.

Elementtien jaksollisen taulukon järjestely tarjoaa olennaisia ​​tietoja atomien protonien, neutronien ja elektronien lukumäärän löytämiseksi. Moderni jaksoittaulukko asettaa elementit protoniensa järjestykseen. Ensimmäisessä pöydän elementissä, vedyssä, on yksi protoni. Pöydän viimeisessä elementissä (ainakin toistaiseksi), Oganessonissa tai Ununoctiumissa, on 118 protonia.

Jaksollisen taulukon atominumero tunnistaa protonien lukumäärän kyseisen elementin missä tahansa atomissa. Kuparissa, atominumero 29, on 29 protonia. Elementin atominumeron löytäminen paljastaa protonien määrän.

Elementin isotooppien välinen ero riippuu neutronien lukumäärästä. Löydät isotoopin neutronien lukumäärän etsimällä isotoopin massanumeron ja atomiluvun. Atomiluku tai protonien lukumäärä löytyy jaksollisesta taulukosta. Atomimassa, joka löytyy myös jaksollisesta taulukosta, on elementin kaikkien isotooppien painotettu keskiarvo. Jos isotooppia ei tunnisteta, atomimassa voidaan pyöristää lähimpään kokonaislukuun ja käyttää neutronien keskimääräisen määrän löytämiseen.

Esimerkiksi elohopean atomimassa on 200 592. Elohopealla on useita isotooppeja, joiden massanumerot vaihtelevat välillä 196-204. Laske keskimääräinen atomimassa käyttämällä neutronien keskimääräinen lukumäärä pyöristämällä ensin atomimassa 200 592: stä 201: een. Vähennä nyt protonien lukumäärä 80 atomimassasta 201-80, jotta löydetään neutronien keskimääräinen lukumäärä 121.

Jos isotoopin massanumero tunnetaan, neutronien todellinen määrä voidaan laskea. Käytä samaa kaavaa, massanumero miinus atomiluku, laske neutronien määrä. Elohopean tapauksessa yleisin isotooppi on elohopea-202. Käytä yhtälöä 202-80 = 122 saadaksesi selville, että elohopea-202: lla on 122 neutronia.

Neutraalilla isotoopilla ei ole varausta, mikä tarkoittaa, että positiiviset ja negatiiviset varaukset tasapainottuvat neutraalissa isotoopissa. Neutraalissa isotoopissa elektronien määrä on yhtä suuri kuin protonien määrä. Samoin kuin protonien lukumäärän löytäminen, elektronien lukumäärän löytäminen neutraalista isotoopista edellyttää elementin atomiluvun löytämistä.

Ionissa, isotoopissa, jolla on positiivinen tai negatiivinen varaus, protonien lukumäärä ei ole yhtä suuri kuin elektronien määrä. Jos protonit ylittävät elektronien määrän, isotoopilla on enemmän positiivisia varauksia kuin negatiivisia varauksia. Toisin sanoen, protonien määrä ylittää elektronien lukumäärän samalla lukumäärällä kuin positiivinen varaus. Jos elektronien määrä ylittää protonien lukumäärän, ionivaraus on negatiivinen. Löydä elektronien lukumäärä lisäämällä varauksen epätasapainon vastakohta protonien määrään.

Esimerkiksi, jos isotoopilla on -3 varaus, kuten fosforilla (atomiluku 15), niin elektronien lukumäärä on kolme suurempi kuin protonien lukumäärä. Elektronien lukumäärän laskemisesta tulee sitten 15 + (- 1) (- 3) tai 15 + 3 = 18 tai 18 elektronia. Jos isotoopilla on +2 varausta, kuten strontiumilla (atomiluku 38), niin elektronien lukumäärä on kaksi vähemmän kuin protonien. Tässä tapauksessa laskennasta tulee 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, joten ionilla on 36 elektronia. Ionien tavanomainen lyhenne osoittaa varauksen epätasapainon yläindeksinä atomisymbolin jälkeen. Fosforiesimerkissä ioni kirjoitettaisiin muodossa P^-3.