Kā atrast, cik protonu, neitronu un elektronu ir izotopos

Matērijai ir daudz dažādu izmēru, formu un krāsu. Apsveriet hloru, dzeltenīgu gāzi vai svinu, pelēkmelnu cietvielu vai dzīvsudrabu, sudrabainu šķidrumu. Trīs ļoti dažādi elementi, katrs materiāls ir izgatavots tikai no viena veida atoma. Matērijas atšķirības ir saistītas ar mazākajām atomu struktūras atšķirībām.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Saprotiet, ka elementa izotopiem ir atšķirīgi masas skaitļi, bet vienāds protonu skaits. Izmantojot periodisko tabulu, atrodiet elementa atoma numuru. Atomu skaitlis ir vienāds ar protonu skaitu. Līdzsvarotā atomā elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu. Nesabalansētā atomā elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu un pretējo jonu lādiņam. Aprēķiniet neitronu skaitu, no masas skaitļa atņemot atomu skaitli. Ja noteikta izotopa masas numurs nav zināms, izmantojiet atomu masu no periodiskās tabulas, noapaļojot līdz tuvākajam veselajam skaitlim, atņemot atomu skaitli, lai atrastu vidējo neitronu skaitu elements.

Katru atomu veido trīs galvenās daļiņas. Protoni un neitroni apvienojas kodolā atoma centrā. Elektroni ap kodolu veido vērpjošu mākoni. Protoni un neitroni veido atomu masu. Elektroni, kas ir nelieli, salīdzinot ar protoniem un neitroniem, ļoti maz veicina kopējo atomu masu.

Tā paša elementa atomiem ir vienāds protonu skaits. Visiem vara atomiem ir 29 protoni. Visiem hēlija atomiem ir 2 protoni. Izotopi rodas, ja viena elementa atomiem ir atšķirīga masa. Tā kā elementa protonu skaits nemainās, masas atšķirība rodas atšķirīga neitronu skaita dēļ. Piemēram, varam ir divi izotopi - varš-63 un varš-65. Varš-63 ir 29 protoni un masas skaitlis 63. Varš-65 ir 29 protoni un masas numurs 65. Hēlijam ir 2 protoni un gandrīz vienmēr tā masas skaitlis ir 4. Ļoti reti hēlijs veido hēlija-3 izotopu, kuram joprojām ir 2 protoni, bet kura masas numurs ir 3.

Viena izotopu formulas rakstīšanas metode parāda elementa nosaukumu vai simbolu, kam seko masas numurs kā hēlijs-4 vai He-4. Vēl viena izotopu stenogrāfijas identifikācija parāda masas numuru kā virsrakstu un atomu numuru kā apakš indeksu, kas abi parādīti pirms atoma simbola. Piemēram, ⁴₂Viņš norāda hēlija izotopu ar masas numuru 4.

Periodiskās elementu tabulas izvietojums sniedz būtisku informāciju, lai atrastu atomos esošo protonu, neitronu un elektronu skaitu. Mūsdienu periodiskā tabula elementus sakārto to protonu secībā. Pirmajam galda elementam - ūdeņradim - ir viens protons. Pēdējam elementam (vismaz pagaidām) uz galda Oganesson vai Ununoctium ir 118 protoni.

Atomu skaitlis periodiskajā tabulā identificē protonu skaitu jebkurā šī elementa atomā. Varš, ar atomu numuru 29, satur 29 protonus. Atrodot elementa atomu skaitu, tiek atklāts protonu skaits.

Atšķirība starp elementa izotopiem ir atkarīga no neitronu skaita. Lai atrastu neitronu skaitu izotopā, atrodiet izotopu masas numuru un atomu skaitli. Atomu vai protonu skaits ir atrodams Periodiskajā tabulā. Atomu masa, kas atrodama arī periodiskajā tabulā, ir visu elementa izotopu svērtā vidējā vērtība. Ja izotopu nenosaka, atomu masu var noapaļot līdz tuvākajam veselajam skaitlim un izmantot, lai atrastu vidējo neitronu skaitu.

Piemēram, dzīvsudraba atoma masa ir 200,592. Dzīvsudrabam ir vairāki izotopi, kuru masas skaitļi svārstās no 196 līdz 204. Izmantojot vidējo atomu masu, aprēķiniet vidējo neitronu skaitu, vispirms noapaļojot atomu masu no 200,592 līdz 201. Tagad atņemiet protonu skaitu 80 no atomu masas 201–80, lai atrastu vidējo neitronu skaitu 121.

Ja ir zināms izotopu masas numurs, var aprēķināt faktisko neitronu skaitu. Lai aprēķinātu neitronu skaitu, izmantojiet to pašu formulu, masas skaitli mīnus atomu skaitli. Dzīvsudraba gadījumā visizplatītākais izotops ir dzīvsudrabs-202. Izmantojiet vienādojumu 202-80 = 122, lai atrastu, ka dzīvsudrabam-202 ir 122 neitroni.

Neitrālam izotopam nav lādiņa, tas nozīmē, ka pozitīvie un negatīvie lādiņi līdzsvarojas neitrālā izotopā. Neitrālā izotopā elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu. Tāpat kā protonu skaita atrašana, elektronu skaita atrašana neitrālā izotopā prasa elementa atoma skaitļa atrašanu.

Jonā, izotopā ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu, protonu skaits nav vienāds ar elektronu skaitu. Ja protonu skaits pārsniedz elektronu daudzumu, izotopam ir vairāk pozitīvu lādiņu nekā negatīvu lādiņu. Citiem vārdiem sakot, protonu skaits pārsniedz elektronu skaitu ar tādu pašu skaitli kā pozitīvais lādiņš. Ja elektronu skaits pārsniedz protonu skaitu, jonu lādiņš būs negatīvs. Lai atrastu elektronu skaitu, protonu skaitam pievienojiet lādiņa nelīdzsvarotības pretējo.

Piemēram, ja izotopam ir -3 lādiņš, tāpat kā fosforam (atoma skaitlis 15), tad elektronu skaits ir trīs lielāks nekā protonu skaits. Pēc tam elektronu skaita aprēķināšana kļūst par 15 + (- 1) (- 3) vai 15 + 3 = 18 vai 18 elektroniem. Ja izotopam ir +2 lādiņš, tāpat kā stroncijam (atoma skaitlis 38), tad elektronu skaits ir par diviem mazāks nekā protonu skaits. Šajā gadījumā aprēķins kļūst par 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, tāpēc jonam ir 36 elektroni. Parastais jonu stenogrāfs parāda lādiņa nelīdzsvarotību kā virsrakstu, kas seko atomu simbolam. Fosfora piemērā jons būtu rakstīts kā P^-3.