Kako pronaći koliko je protona, neutrona i elektrona u izotopima

Materija dolazi u mnogo različitih veličina, oblika i boja. Uzmite u obzir klor, žućkasti plin ili olovo, sivo-crnu krutinu ili živu, srebrnastu tekućinu. Tri vrlo različita elementa, svaki materijal napravljen od samo jedne vrste atoma. Razlike u materiji svode se na najsitnije razlike u atomskoj strukturi.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Shvatite da izotopi elementa imaju različite masene brojeve, ali jednak broj protona. Pomoću Periodnog sustava pronađite atomski broj elementa. Atomski broj jednak je broju protona. U uravnoteženom atomu broj elektrona jednak je broju protona. U neuravnoteženom atomu, broj elektrona jednak je broju protona plus suprotnom naboju iona. Izračunajte broj neutrona oduzimajući atomski broj od masenog broja. Ako maseni broj određenog izotopa nije poznat, upotrijebite atomsku masu iz Periodnog sustava, zaokruženu na najbliži cijeli broj, minus atomski broj za pronalaženje prosječnog broja neutrona za element.

Tri glavne čestice tvore svaki atom. Protoni i neutroni skupljaju se u jezgri u središtu atoma. Elektroni tvore oblak koji se okreće oko jezgre. Protoni i neutroni čine masu atoma. Elektroni, mali u usporedbi s protonima i neutronima, vrlo malo doprinose ukupnoj masi atoma.

Atomi istog elementa imaju jednak broj protona. Svi atomi bakra imaju 29 protona. Svi atomi helija imaju 2 protona. Izotopi se javljaju kada atomi istog elementa imaju različite mase. Budući da se broj protona elementa ne mijenja, razlika u masi nastaje zbog različitog broja neutrona. Bakar, na primjer, ima dva izotopa, bakar-63 i bakar-65. Bakar-63 ima 29 protona i maseni broj 63. Bakar-65 ima 29 protona i maseni broj 65. Helij ima 2 protona i gotovo uvijek ima maseni broj 4. Vrlo rijetko, helij tvori izotop helij-3, koji još uvijek ima 2 protona, ali ima maseni broj 3.

Jedna metoda pisanja formule za izotop pokazuje ime elementa ili simbol praćen masenim brojem, kao helij-4 ili He-4. Sljedeća stenografska identifikacija izotopa pokazuje maseni broj kao superskript, a atomski broj kao indeks, oba prikazana ispred atomskog simbola. Na primjer, ⁴₂Označava izotop helija masenim brojem 4.

Raspored Periodnog sustava elemenata daje ključne informacije za pronalaženje broja protona, neutrona i elektrona u atomima. Suvremeni periodni sustav stavlja elemente u redoslijed njihovih protona. Prvi element na stolu, vodik, ima jedan proton. Posljednji element (barem za sada) na stolu, Oganesson ili Ununoctium, ima 118 protona.

Atomski broj na Periodnom sustavu identificira broj protona u bilo kojem atomu tog elementa. Bakar, atomski broj 29, ima 29 protona. Pronalaženje atomskog broja elementa otkriva broj protona.

Razlika između izotopa elementa ovisi o broju neutrona. Da biste pronašli broj neutrona u izotopu, pronađite maseni broj izotopa i atomski broj. Atomski broj ili broj protona nalazi se na Periodnom sustavu. Atomska masa, također pronađena u Periodnom sustavu, ponderirani je prosjek svih izotopa elementa. Ako se ne identificira izotop, atomska masa se može zaokružiti na najbliži cijeli broj i upotrijebiti za pronalaženje prosječnog broja neutrona.

Primjerice, atomska masa žive je 200,592. Merkur ima nekoliko izotopa s masenim brojevima u rasponu od 196 do 204. Pomoću prosječne atomske mase izračunajte prosječni broj neutrona prvo zaokruživanjem atomske mase s 200,592 na 201. Sada, od atomske mase, 201-80, oduzmite broj protona, 80, da biste pronašli prosječni broj neutrona, 121.

Ako je poznat maseni broj izotopa, može se izračunati stvarni broj neutrona. Upotrijebite istu formulu, maseni broj minus atomski broj, za izračunavanje broja neutrona. U slučaju žive, najčešći izotop je živa-202. Upotrijebite jednadžbu 202-80 = 122 da biste pronašli da živa-202 ima 122 neutrona.

Neutralni izotop nema naboj, što znači da se pozitivni i negativni naboji uravnotežuju u neutralnom izotopu. U neutralnom izotopu, broj elektrona jednak je broju protona. Kao i pronalaženje broja protona, pronalaženje broja elektrona u neutralnom izotopu zahtijeva pronalaženje atomskog broja elementa.

U ionu, izotopu s pozitivnim ili negativnim nabojem, broj protona nije jednak broju elektrona. Ako protona ima više od elektrona, izotop ima više pozitivnih naboja nego negativnih naboja. Drugim riječima, broj protona premašuje broj elektrona za isti broj kao i pozitivni naboj. Ako broj elektrona premaši broj protona, naboj iona bit će negativan. Da biste pronašli broj elektrona, dodajte broju protona suprotno od neravnoteže naboja.

Na primjer, ako izotop ima naboj od -3, kao kod fosfora (atomski broj 15), tada je broj elektrona tri veći od broja protona. Izračunavanje broja elektrona tada postaje 15 + (- 1) (- 3) ili 15 + 3 = 18, ili 18 elektrona. Ako izotop ima +2 naboja, kao kod stroncija (atomski broj 38), tada je broj elektrona dva manji od broja protona. U tom slučaju izračun postaje 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, tako da ion ima 36 elektrona. Uobičajena skraćenica za ione prikazuje neravnotežu naboja kao nadpis koji slijedi atomski simbol. U primjeru fosfora, ion bi se napisao kao P^-3.