Un atomo è un elemento. Le due parole sono sinonimi, quindi se stai cercando il numero di atomi in un elemento, la risposta è sempre uno e solo uno. Gli scienziati conoscono 118 elementi diversi, che classificano nella tavola periodica, un diagramma che li dispone in ordine crescente in base al numero di protoni nei loro nuclei. Questa disposizione consente di rispondere a una domanda significativa a colpo d'occhio: "Qual è il numero di protoni in un particolare elemento?" Per rispondere, devi semplicemente guardare il posto che l'elemento occupa nel grafico. Il numero di posto corrisponde al numero di protoni.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Se hai un campione che contiene atomi di un singolo elemento, puoi trovare il numero di atomi pesandolo.
Elementi che formano molecole biatomiche
Alcuni atomi possono formare legami covalenti con altri atomi dello stesso elemento per formare molecole biatomiche. Il più noto è l'ossigeno (O). Un singolo atomo di ossigeno è altamente reattivo, ma quando forma un legame con un altro atomo di ossigeno forma O
2, la combinazione è più stabile. Questa è la forma in cui l'ossigeno esiste nell'atmosfera terrestre. Altri quattro elementi possono combinarsi in questo modo a temperatura e pressione standard. Comprendono l'azoto (N), che è l'elemento più abbondante nell'atmosfera, l'idrogeno (H), il cloro (Cl) e il fluoro (F). Altri due elementi, bromo (Br) e iodio (I), possono formare molecole biatomiche a temperature più elevate. Tutte le molecole biatomiche contengono due atomi.Gas e metalli nobili
Alcuni atomi, come il sodio e il fosforo, sono così reattivi che non si trovano mai liberi in natura. Tuttavia, due gruppi di elementi, i gas nobili ei metalli nobili, sono stabili e possono esistere in campioni che contengono solo atomi non legati di quell'elemento. Ad esempio, un contenitore pieno di gas argon (Ar) contiene solo atomi di argon e una barra di oro puro contiene solo atomi di oro (Au). Se hai un grande campione di un gas nobile o di un metallo, puoi calcolare quanti atomi contiene pesandolo.
Oltre a questi gas e metalli, il carbonio (C) può esistere anche allo stato libero. Diamante e grafite sono le due forme più comuni. Tra i non metalli, il carbonio è unico nella sua capacità di esistere in questo modo.
Contare gli atomi
Per calcolare il numero di atomi in un campione, è necessario trovare quante moli dell'elemento contiene il campione. Una talpa è un'unità usata dai chimici. È uguale al numero di Avogadro (6,02 X 1023) di atomi. Per definizione, il peso di una mole di un elemento (la sua massa molare) è uguale al suo peso atomico in grammi. Il peso atomico per ogni elemento è sulla tavola periodica proprio sotto il simbolo dell'elemento. Il peso atomico del carbonio è di 12 unità di massa atomica (amu), quindi il peso di una mole è di 12 grammi.
Se hai un campione che contiene solo atomi di un particolare elemento, pesa il campione in grammi e dividi per il peso atomico dell'elemento. Il quoziente ti dice il numero di moli. Moltiplicalo per il numero di Avogadro e scoprirai quanti atomi contiene il campione.
Esempi
1. Quanti atomi ci sono in un'oncia di oro puro?
Un'oncia è 28 grammi e il peso atomico dell'oro è 197. Il campione contiene 28 ÷ 197 = 0,14 moli. Moltiplicandolo per il numero di Avogadro si ottiene il numero di atomi nel campione = 8,43 x 1022 atomi.
2. Quanti atomi di ossigeno ci sono in un campione di gas che pesa 20 grammi?
La stessa procedura si applica per trovare il numero di atomi in un gas biatomico, anche se gli atomi si sono combinati per formare molecole. Il peso atomico dell'ossigeno è 16, quindi una talpa pesa 16 grammi. Il campione pesa 20 grammi, che è pari a 1,25 moli. Pertanto, il numero di atomi è 7,53 x 1023.