Kaip sužinoti, kiek protonų, neutronų ir elektronų yra izotopuose

Materijos yra įvairių dydžių, formų ir spalvų. Apsvarstykite chlorą, gelsvas dujas arba šviną, pilkai juodą kietą medžiagą arba gyvsidabrį, sidabrinį skystį. Trys labai skirtingi elementai, kiekviena medžiaga pagaminta tik iš vienos rūšies atomo. Medžiagos skirtumai atsiranda dėl mažiausių atomų struktūros skirtumų.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Supraskite, kad elemento izotopai turi skirtingus masės skaičius, bet vienodą protonų skaičių. Naudodamiesi Periodine lentele, raskite elemento atominį skaičių. Atominis skaičius yra lygus protonų skaičiui. Subalansuotame atome elektronų skaičius yra lygus protonų skaičiui. Nesubalansuotame atome elektronų skaičius yra lygus protonų skaičiui plius priešingas jonų krūviui. Apskaičiuokite neutronų skaičių iš masės skaičiaus atimdami atominį skaičių. Jei konkretaus izotopo masės numeris nėra žinomas, naudokite suapvalintą periodinės lentelės atominę masę iki artimiausio sveiko skaičiaus, atėmus atominį skaičių, kad surastų vidutinį neutronų skaičių elementas.

Trys pagrindinės dalelės sudaro kiekvieną atomą. Protonai ir neutronai susitelkia branduolyje atomo centre. Elektronai aplink branduolį sudaro besisukantį debesį. Protonai ir neutronai sudaro atomų masę. Elektronai, nedideli, palyginti su protonais ir neutronais, labai mažai prisideda prie bendros atomų masės.

To paties elemento atomai turi vienodą protonų skaičių. Visi vario atomai turi 29 protonus. Visi helio atomai turi 2 protonus. Izotopai atsiranda, kai to paties elemento atomai turi skirtingą masę. Kadangi elemento protonų skaičius nesikeičia, masės skirtumas atsiranda dėl skirtingo neutronų skaičiaus. Pavyzdžiui, varyje yra du izotopai - varis-63 ir varis-65. Varis-63 turi 29 protonus ir masės skaičių 63. Varis-65 turi 29 protonus ir masės numeris 65. Helis turi 2 protonus ir jo masės skaičius beveik visada yra 4. Labai retai helis sudaro izotopą helis-3, kuris vis dar turi 2 protonus, bet kurio masės skaičius yra 3.

Vienas izotopo formulės rašymo būdas rodo elemento pavadinimą arba simbolį, po kurio nurodomas masės skaičius, kaip helis-4 arba He-4. Kitas izotopų stenografinis identifikavimas rodo masės skaičių kaip viršutinį indeksą, o atomo skaičių - kaip abiejų indeksą, abu rodomi prieš atomo simbolį. Pavyzdžiui, ⁴₂Jis nurodo helio izotopą, kurio masė yra 4.

Periodinės elementų lentelės išdėstymas suteikia esminės informacijos, leidžiančios rasti atomuose esančių protonų, neutronų ir elektronų skaičių. Šiuolaikinė periodinė lentelė pateikia elementus pagal jų protonus. Pirmasis stalo elementas - vandenilis - turi vieną protoną. Paskutinis stalo elementas (bent jau kol kas) - Oganessonas arba „Ununoctium“ - turi 118 protonų.

Atominis skaičius periodinėje lentelėje nurodo protonų skaičių bet kuriame to elemento atome. Varis, atomo numeris 29, turi 29 protonus. Radus elemento atominį skaičių, nustatomas protonų skaičius.

Skirtumas tarp elemento izotopų priklauso nuo neutronų skaičiaus. Norėdami sužinoti neutronų skaičių izotope, raskite izotopo masės skaičių ir atominį skaičių. Atomų skaičius arba protonų skaičius yra periodinėje lentelėje. Atominė masė, taip pat nustatyta periodinėje lentelėje, yra visų elemento izotopų svertinis vidurkis. Jei izotopas nenustatytas, atominę masę galima suapvalinti iki artimiausio sveiko skaičiaus ir panaudoti vidutiniam neutronų skaičiui surasti.

Pavyzdžiui, gyvsidabrio atominė masė yra 200,592. Gyvsidabris turi keletą izotopų, kurių masės skaičius svyruoja nuo 196 iki 204. Naudodami vidutinę atominę masę, apskaičiuokite vidutinį neutronų skaičių, pirmiausia apvalindami atominę masę nuo 200,592 iki 201. Dabar atimkite protonų skaičių 80 iš atominės masės 201–80, kad rastumėte vidutinį neutronų skaičių 121.

Jei žinomas izotopo masės skaičius, galima apskaičiuoti faktinį neutronų skaičių. Norėdami apskaičiuoti neutronų skaičių, naudokite tą pačią formulę, masės skaičių atėmus atominį skaičių. Gyvsidabrio atveju dažniausiai naudojamas gyvsidabris-202. Norėdami sužinoti, kad gyvsidabris-202 turi 122 neutronus, naudokite lygtį 202-80 = 122.

Neutralus izotopas neturi krūvio, o tai reiškia, kad teigiamo ir neigiamo krūvio balansas neutraliame izotope. Neutraliame izotope elektronų skaičius yra lygus protonų skaičiui. Kaip ir protonų skaičiui, elektronų skaičiui neutraliame izotope reikia rasti elemento atominį skaičių.

Jone, izotopas, turintis teigiamą arba neigiamą krūvį, protonų skaičius nėra lygus elektronų skaičiui. Jei protonai viršija elektronų skaičių, izotopas turi daugiau teigiamų krūvių nei neigiamų krūvių. Kitaip tariant, protonų skaičius viršija elektronų skaičių tuo pačiu skaičiumi kaip ir teigiamasis krūvis. Jei elektronų skaičius viršys protonų skaičių, jonų krūvis bus neigiamas. Norėdami sužinoti elektronų skaičių, pridėkite priešingą krūvio disbalansui prie protonų skaičiaus.

Pavyzdžiui, jei izotopas turi -3 krūvį, kaip ir fosforas (atominis skaičius 15), tai elektronų skaičius yra tris didesnis už protonų skaičių. Paskaičiavus elektronų skaičių, tada gaunama 15 + (- 1) (- 3) arba 15 + 3 = 18, arba 18 elektronų. Jei izotopas turi +2 krūvį, kaip ir stroncio (atomo skaičius 38), tai elektronų skaičius yra dviem mažesnis už protonų skaičių. Šiuo atveju skaičiavimas tampa 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, taigi jonas turi 36 elektronus. Įprastas jonų trumpinys rodo krūvio disbalansą kaip viršutinį indeksą po atomo simbolio. Fosforo pavyzdyje jonas būtų užrašytas kaip P^-3.