Hoe te vinden hoeveel protonen, neutronen en elektronen zich in isotopen bevinden

Materie is er in veel verschillende maten, vormen en kleuren. Denk aan chloor, een geelachtig gas, of lood, een grijszwarte vaste stof, of kwik, een zilverachtige vloeistof. Drie heel verschillende elementen, elk materiaal gemaakt van slechts één soort atoom. De verschillen in materie komen neer op de kleinste verschillen in atomaire structuur.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Begrijp dat isotopen van een element verschillende massagetallen hebben maar hetzelfde aantal protonen. Zoek met behulp van het periodiek systeem het atoomnummer van het element. Het atoomnummer is gelijk aan het aantal protonen. In een gebalanceerd atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen. In een ongebalanceerd atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen plus het tegenovergestelde van de ionenlading. Bereken het aantal neutronen door het atoomnummer van het massagetal af te trekken. Als het massagetal van een specifieke isotoop niet bekend is, gebruik dan de atomaire massa uit het periodiek systeem, afgerond naar het dichtstbijzijnde gehele getal, minus het atoomnummer om het gemiddelde aantal neutronen voor de te vinden element.

Drie hoofddeeltjes vormen elk atoom. Protonen en neutronen clusteren in de kern in het midden van het atoom. Elektronen vormen een draaiende wolk rond de kern. Protonen en neutronen vormen de massa van atomen. Elektronen, minuscuul vergeleken met de protonen en neutronen, dragen heel weinig bij aan de totale massa van atomen.

Atomen van hetzelfde element hebben hetzelfde aantal protonen. Alle koperatomen hebben 29 protonen. Alle heliumatomen hebben 2 protonen. Isotopen ontstaan ​​wanneer atomen van hetzelfde element verschillende massa's hebben. Omdat het aantal protonen van een element niet verandert, ontstaat het verschil in massa door verschillende aantallen neutronen. Koper heeft bijvoorbeeld twee isotopen, koper-63 en koper-65. Koper-63 heeft 29 protonen en een massagetal van 63. Koper-65 heeft 29 protonen en massagetal 65. Helium heeft 2 protonen en heeft bijna altijd een massagetal 4. Zeer zelden vormt helium de isotoop helium-3, die nog steeds 2 protonen heeft maar een massagetal van 3.

Een methode om de formule voor een isotoop te schrijven, toont de elementnaam of het symbool gevolgd door het massagetal, zoals helium-4 of He-4. Een andere steno-identificatie van isotopen toont het massagetal als een superscript en het atoomnummer als een subscript, beide getoond voorafgaand aan het atoomsymbool. Bijvoorbeeld, ⁴₂Hij geeft de heliumisotoop aan met massagetal 4.

De rangschikking van het periodiek systeem der elementen biedt essentiële informatie voor het vinden van het aantal protonen, neutronen en elektronen in atomen. Het moderne periodiek systeem zet de elementen in volgorde van hun protonen. Het eerste element op tafel, waterstof, heeft één proton. Het laatste element (althans voorlopig) op tafel, Oganesson of Ununoctium, heeft 118 protonen.

Het atoomnummer op het periodiek systeem identificeert het aantal protonen in een atoom van dat element. Koper, atoomnummer 29, heeft 29 protonen. Het vinden van het atoomnummer van een element onthult het aantal protonen.

Het verschil tussen isotopen van een element hangt af van het aantal neutronen. Om het aantal neutronen in een isotoop te vinden, zoek je het massagetal van de isotoop en het atoomnummer. Het atoomnummer, of het aantal protonen, staat op het periodiek systeem. De atomaire massa, ook te vinden op het periodiek systeem, is het gewogen gemiddelde van alle isotopen van het element. Als er geen isotoop wordt geïdentificeerd, kan de atomaire massa worden afgerond op het dichtstbijzijnde gehele getal en worden gebruikt om het gemiddelde aantal neutronen te vinden.

De atoommassa van kwik is bijvoorbeeld 200.592. Mercurius heeft verschillende isotopen met massagetallen van 196 tot 204. Bereken met behulp van de gemiddelde atoommassa het gemiddelde aantal neutronen door eerst de atoommassa af te ronden van 200.592 tot 201. Trek nu het aantal protonen, 80, af van de atomaire massa, 201-80, om het gemiddelde aantal neutronen te vinden, 121.

Als het massagetal van een isotoop bekend is, kan het werkelijke aantal neutronen worden berekend. Gebruik dezelfde formule, massagetal minus atoomnummer, om het aantal neutronen te berekenen. In het geval van kwik is kwik-202 de meest voorkomende isotoop. Gebruik de vergelijking, 202-80=122, om te zien dat kwik-202 122 neutronen heeft.

Een neutrale isotoop heeft geen lading, wat betekent dat de positieve en negatieve ladingen in evenwicht zijn in een neutrale isotoop. In een neutrale isotoop is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen. Net als het vinden van het aantal protonen, vereist het vinden van het aantal elektronen in een neutrale isotoop het vinden van het atoomnummer van het element.

In een ion, een isotoop met een positieve of negatieve lading, is het aantal protonen niet gelijk aan het aantal elektronen. Als er meer protonen zijn dan elektronen, heeft de isotoop meer positieve ladingen dan negatieve ladingen. Met andere woorden, het aantal protonen overschrijdt het aantal elektronen met hetzelfde aantal als de positieve lading. Als het aantal elektronen groter is dan het aantal protonen, is de ionenlading negatief. Om het aantal elektronen te vinden, voegt u het tegenovergestelde van de ladingsonbalans toe aan het aantal protonen.

Als een isotoop bijvoorbeeld een lading van -3 heeft, zoals bij fosfor (atoomnummer 15), dan is het aantal elektronen drie groter dan het aantal protonen. Het berekenen van het aantal elektronen wordt dan 15+(-1)(-3) of 15+3=18, of 18 elektronen. Als een isotoop een lading van +2 heeft, zoals bij strontium (atoomnummer 38), dan is het aantal elektronen twee minder dan het aantal protonen. In dit geval wordt de berekening 38+(-1)(+2)=38-2=36, dus het ion heeft 36 elektronen. De gebruikelijke afkorting voor ionen toont de onbalans in de lading als een superscript na het atomaire symbool. In het fosforvoorbeeld zou het ion worden geschreven als P^-3.