Atom jest pierwiastkiem. Te dwa słowa są synonimami, więc jeśli szukasz liczby atomów w elemencie, odpowiedź zawsze brzmi jeden i tylko jeden. Naukowcy znają 118 różnych pierwiastków, które kategoryzują w układzie okresowym pierwiastków, diagramie, który porządkuje je w porządku rosnącym zgodnie z liczbą protonów w ich jądrach. Taki układ pozwala jednym rzutem oka odpowiedzieć na istotne pytanie: „Jaka jest liczba protonów w konkretnego elementu?” Aby na to odpowiedzieć, wystarczy spojrzeć na miejsce, jakie zajmuje ten element w wykres. Numer miejsca odpowiada liczbie protonów.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Jeśli masz próbkę, która zawiera atomy pojedynczego pierwiastka, możesz znaleźć liczbę atomów, ważąc ją.
Pierwiastki, które tworzą cząsteczki dwuatomowe
Niektóre atomy mogą tworzyć wiązania kowalencyjne z innymi atomami tego samego pierwiastka, tworząc cząsteczki dwuatomowe. Najbardziej znanym jest tlen (O). Pojedynczy atom tlenu jest wysoce reaktywny, ale kiedy tworzy wiązanie z innym atomem tlenu, tworząc O
2, połączenie jest bardziej stabilne. Jest to forma, w jakiej tlen występuje w ziemskiej atmosferze. W ten sposób mogą łączyć się cztery inne pierwiastki przy standardowej temperaturze i ciśnieniu. Należą do nich azot (N), który jest pierwiastkiem najobficiej występującym w atmosferze, wodór (H), chlor (Cl) i fluor (F). Dwa inne pierwiastki, brom (Br) i jod (I), mogą tworzyć cząsteczki dwuatomowe w wyższych temperaturach. Wszystkie cząsteczki dwuatomowe zawierają dwa atomy.Gazy i metale szlachetne
Niektóre atomy, takie jak sód i fosfor, są tak reaktywne, że nigdy nie występują w naturze. Jednak dwie grupy pierwiastków, gazy szlachetne i metale szlachetne, są stabilne i mogą występować w próbkach zawierających tylko niezwiązane atomy tego pierwiastka. Na przykład pojemnik pełen argonu (Ar) zawiera tylko atomy argonu, a sztabka czystego złota zawiera tylko atomy złota (Au). Jeśli masz dużą próbkę gazu szlachetnego lub metalu, możesz obliczyć, ile zawiera atomów, ważąc ją.
Oprócz tych gazów i metali węgiel (C) może również występować w stanie wolnym. Diament i grafit to dwie najpopularniejsze formy. Wśród niemetali węgiel ma wyjątkową zdolność do istnienia w ten sposób.
Liczenie atomów
Aby obliczyć liczbę atomów w próbce, musisz dowiedzieć się, ile moli pierwiastka zawiera próbka. Kret to jednostka używana przez chemików. Jest równa liczbie Avogadro (6,02 X 1023) atomów. Z definicji waga jednego mola pierwiastka (jego masa molowa) jest równa jego masie atomowej w gramach. Masa atomowa każdego pierwiastka znajduje się w układzie okresowym tuż pod symbolem pierwiastka. Masa atomowa węgla wynosi 12 jednostek masy atomowej (amu), więc waga jednego mola to 12 gramów.
Jeśli masz próbkę, która zawiera tylko atomy danego pierwiastka, zważ próbkę w gramach i podziel przez masę atomową pierwiastka. Iloraz określa liczbę moli. Pomnóż to przez liczbę Avogadro, a dowiesz się, ile atomów zawiera próbka.
Przykłady
1. Ile atomów zawiera jedna uncja czystego złota?
Uncja to 28 gramów, a masa atomowa złota to 197. Próbka zawiera 28 ÷ 197 = 0,14 moli. Pomnożenie tego przez liczbę Avogadro daje liczbę atomów w próbce = 8,43 x 1022 atomy.
2. Ile atomów tlenu znajduje się w próbce gazu ważącej 20 gramów?
Ta sama procedura dotyczy znajdowania liczby atomów w gazie dwuatomowym, mimo że atomy połączyły się, tworząc cząsteczki. Masa atomowa tlenu wynosi 16, więc jeden mol waży 16 gramów. Próbka waży 20 gramów, co odpowiada 1,25 mola. Dlatego liczba atomów wynosi 7,53 x 1023.