როგორ ვიპოვოთ რამდენი პროტონი, ნეიტრონი და ელექტრონი იზოტოპებში

მატერიას აქვს სხვადასხვა ზომის, ფორმისა და ფერის. გაითვალისწინეთ ქლორის, მოყვითალო ფერის აირის ან ტყვიის, ნაცრისფერი შავი ფერის მყარი ან ვერცხლისწყლისფერი ვერცხლისფერი სითხე. სამი ძალიან განსხვავებული ელემენტი, თითოეული მასალა დამზადებულია მხოლოდ ერთი სახის ატომისგან. მატერიის სხვაობა ატომური სტრუქტურის უწვრილეს განსხვავებამდე მოდის.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

გვესმოდეს, რომ ელემენტის იზოტოპებს აქვთ მასის განსხვავებული რიცხვები, მაგრამ პროტონების იგივე რაოდენობა. პერიოდული ცხრილის საშუალებით იპოვნეთ ელემენტის ატომური რიცხვი. ატომური რიცხვი უდრის პროტონის რაოდენობას. დაბალანსებულ ატომში ელექტრონების რაოდენობა უდრის პროტონის რაოდენობას. დაუბალანსებელ ატომში ელექტრონების რაოდენობა უდრის პროტონის რაოდენობას პლუს იონის მუხტის საპირისპიროდ. გამოთვალეთ ნეიტრონების რაოდენობა მასის რიცხვიდან ატომური რიცხვის გამოკლებით. თუ კონკრეტული იზოტოპის მასობრივი რაოდენობა ცნობილი არ არის, გამოიყენეთ პერიოდული ცხრილიდან ატომური მასა, მომრგვალებული უახლოეს მთელ რიცხვამდე, გამოკლებული ატომური რიცხვი, რომ იპოვოთ ნეიტრონების საშუალო რაოდენობა ელემენტი.

სამი ძირითადი ნაწილაკი ქმნის თითოეულ ატომს. პროტონები და ნეიტრონები გროვდება ატომის ცენტრში მდებარე ბირთვში. ელექტრონები ქმნიან დატრიალებულ ღრუბელს ბირთვის გარშემო. პროტონები და ნეიტრონები წარმოადგენენ ატომების მასას. ელექტრონები, მინუსკულა პროტონებთან და ნეიტრონებთან შედარებით, ძალიან მცირე წვლილს ატარებს ატომების საერთო მასაში.

ერთი და იგივე ელემენტის ატომებს აქვთ პროტონის იგივე რაოდენობა. სპილენძის ყველა ატომს აქვს 29 პროტონი. ჰელიუმის ყველა ატომს აქვს 2 პროტონი. იზოტოპები ხდება მაშინ, როდესაც ერთი და იგივე ელემენტის ატომებს აქვთ სხვადასხვა მასა. მას შემდეგ, რაც ელემენტის პროტონის რაოდენობა არ იცვლება, მასის სხვაობა ხდება ნეიტრონების სხვადასხვა რაოდენობის გამო. მაგალითად, სპილენძს ორი იზოტოპი აქვს, სპილენძი -63 და სპილენძი -65. Copper-63– ს აქვს 29 პროტონი და მასის რიცხვი 63. სპილენძ-65-ს აქვს 29 პროტონი და მასის ნომერი 65. ჰელიუმს აქვს 2 პროტონი და თითქმის ყოველთვის აქვს მასის რიცხვი 4. ძალიან იშვიათად, ჰელიუმი ქმნის იზოტოპ ჰელიუმ -3-ს, რომელსაც ჯერ კიდევ აქვს 2 პროტონი, მაგრამ მისი მასა 3-ია.

იზოტოპის ფორმულის დაწერის ერთ-ერთ მეთოდს აჩვენებს ელემენტის სახელს ან სიმბოლოს, რომელსაც მასობრივი რიცხვი მოჰყვება, როგორც ჰელიუმ -4 ან ჰე -4. იზოტოპების კიდევ ერთი სტენოგრამის იდენტიფიკაცია გვიჩვენებს მასის რიცხვს, როგორც ზედწერილს და ატომურ რიცხვს, როგორც ქვეწერილს, ორივე ნაჩვენებია ატომური სიმბოლოს წინა. Მაგალითად, ⁴₂იგი მიუთითებს ჰელიუმის იზოტოპზე, მასის ნომერი 4.

ელემენტების პერიოდული ცხრილის განლაგება მნიშვნელოვან ინფორმაციას აწვდის ატომებში პროტონის, ნეიტრონის და ელექტრონის რაოდენობას. თანამედროვე პერიოდული ცხრილი აყენებს ელემენტებს მათი პროტონის რიგითობით. მაგიდაზე პირველ ელემენტს, წყალბადს, აქვს ერთი პროტონი. ბოლო ელემენტს (ყოველ შემთხვევაში, ახლა) მაგიდაზე, Oganesson ან Ununoctium, აქვს 118 პროტონი.

პერიოდული ცხრილიდან ატომური ნომერი განსაზღვრავს პროტონის რაოდენობას ამ ელემენტის ნებისმიერ ატომში. სპილენძს, ატომური ნომერი 29, აქვს 29 პროტონი. ელემენტის ატომური რიცხვის პოვნა აჩვენებს პროტონის რაოდენობას.

სხვაობა ელემენტის იზოტოპებს შორის დამოკიდებულია ნეიტრონების რაოდენობაზე. იზოტოპში ნეიტრონების რაოდენობის მოსაძებნად იპოვნეთ იზოტოპის მასობრივი რიცხვი და ატომური რიცხვი. ატომური ნომერი ან პროტონის რაოდენობა გვხვდება პერიოდულ სისტემაში. ატომური მასა, რომელიც ასევე გვხვდება პერიოდულ სისტემაში, არის ელემენტის ყველა იზოტოპების შეწონილი საშუალო. თუ იზოტოპი არ არის გამოვლენილი, ატომური მასა შეიძლება დამრგვალდეს უახლოეს მთელ რიცხვამდე და გამოყენებულ იქნას ნეიტრონების საშუალო რაოდენობის მოსაძებნად.

მაგალითად, ვერცხლისწყლის ატომური მასა 200,592. მერკურს აქვს რამდენიმე იზოტოპი, რომელთა მასობრივი რიცხვი 196-დან 204 წლამდეა. საშუალო ატომური მასის გამოყენებით, გამოთვალეთ ნეიტრონების საშუალო რაოდენობა, ატომური მასის პირველი დამრგვალებით 200,592 – დან 201 – მდე. ახლა გამოყოთ ატომური მასიდან 201-80 პროტონის რაოდენობა, 80, და იპოვოთ ნეიტრონების საშუალო რაოდენობა, 121.

თუ იზოტოპის მასობრივი რაოდენობა ცნობილია, ნეიტრონების რეალური რაოდენობის გამოთვლა შეიძლება. ნეიტრონების რაოდენობის გამოსათვლელად გამოიყენეთ იგივე ფორმულა, მასის რიცხვი მინუს ატომური რიცხვი. ვერცხლისწყლის შემთხვევაში ყველაზე გავრცელებული იზოტოპია მერკური -202. გამოიყენეთ განტოლება, 202-80 = 122, დაადგინეთ, რომ მერკური -202-ს აქვს 122 ნეიტრონი.

ნეიტრალურ იზოტოპს არ აქვს მუხტი, რაც ნიშნავს რომ დადებითი და უარყოფითი მუხტები ბალანსდება ნეიტრალურ იზოტოპში. ნეიტრალურ იზოტოპში ელექტრონების რაოდენობა უდრის პროტონის რაოდენობას. პროტონის რაოდენობის პოვნის მსგავსად, ნეიტრალურ იზოტოპში ელექტრონების რაოდენობის მოძებნა მოითხოვს ელემენტის ატომური რიცხვის პოვნას.

იონში, დადებითი ან უარყოფითი მუხტის მქონე იზოტოპი, პროტონის რაოდენობა არ უდრის ელექტრონების რაოდენობას. თუ პროტონები ელექტრონებზე მეტია, იზოტოპს აქვს უფრო მეტი დადებითი მუხტი, ვიდრე უარყოფითი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პროტონის რაოდენობა აღემატება ელექტრონის რაოდენობას იმავე რიცხვით, როგორც დადებითი მუხტი. თუ ელექტრონების რაოდენობა აღემატება პროტონების რაოდენობას, იონის მუხტი უარყოფითი იქნება. ელექტრონების რაოდენობის მოსაძებნად, პროტონების რაოდენობას დაუმატეთ მუხტის დისბალანსის საპირისპირო.

მაგალითად, თუ იზოტოპს აქვს -3 მუხტი, როგორც ფოსფორთან (ატომური ნომერი 15), მაშინ ელექტრონების რაოდენობა სამით მეტია, ვიდრე პროტონის რაოდენობა. ელექტრონების რაოდენობის გაანგარიშება შემდეგ ხდება 15 + (- 1) (- 3) ან 15 + 3 = 18, ან 18 ელექტრონი. თუ იზოტოპს აქვს +2 მუხტი, ისევე როგორც სტრონციუმით (ატომური ნომერი 38), მაშინ ელექტრონების რაოდენობა ორით ნაკლებია, ვიდრე პროტონის რაოდენობა. ამ შემთხვევაში, გაანგარიშება ხდება 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, ამიტომ იონს აქვს 36 ელექტრონი. იონების ჩვეულებრივი სტენოგრამა გვიჩვენებს მუხტის დისბალანსს, როგორც ზედსწერტს ატომური სიმბოლოს შემდეგ. ფოსფორის მაგალითში იონი დაიწერა როგორც P^-3.