Materia występuje w wielu różnych rozmiarach, kształtach i kolorach. Weźmy pod uwagę chlor, żółtawy gaz lub ołów, szaro-czarne ciało stałe lub rtęć, srebrzystą ciecz. Trzy bardzo różne pierwiastki, każdy materiał wykonany tylko z jednego rodzaju atomu. Różnice w materii sprowadzają się do najmniejszych różnic w budowie atomów.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Zrozum, że izotopy pierwiastka mają różne liczby masowe, ale tę samą liczbę protonów. Korzystając z układu okresowego, znajdź liczbę atomową pierwiastka. Liczba atomowa równa się liczbie protonów. W zrównoważonym atomie liczba elektronów jest równa liczbie protonów. W niezrównoważonym atomie liczba elektronów jest równa liczbie protonów plus przeciwieństwo ładunku jonowego. Oblicz liczbę neutronów, odejmując liczbę atomową od liczby masowej. Jeśli liczba masowa konkretnego izotopu nie jest znana, użyj masy atomowej z układu okresowego, zaokrąglonej do najbliższej liczby całkowitej, minus liczba atomowa, aby znaleźć średnią liczbę neutronów dla element.
Struktura atomów
Każdy atom tworzą trzy główne cząstki. Protony i neutrony gromadzą się w jądrze w centrum atomu. Elektrony tworzą wirującą chmurę wokół jądra. Protony i neutrony składają się na masę atomów. Elektrony, maleńkie w porównaniu z protonami i neutronami, mają bardzo mały udział w ogólnej masie atomów.
Atomy i izotopy
Atomy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów. Wszystkie atomy miedzi mają 29 protonów. Wszystkie atomy helu mają 2 protony. Izotopy występują, gdy atomy tego samego pierwiastka mają różne masy. Ponieważ liczba protonów pierwiastka nie zmienia się, różnica w masie wynika z różnej liczby neutronów. Na przykład miedź ma dwa izotopy, miedź-63 i miedź-65. Copper-63 ma 29 protonów i liczbę masową 63. Copper-65 ma 29 protonów i liczbę masową 65. Hel ma 2 protony i prawie zawsze ma liczbę masową 4. Bardzo rzadko hel tworzy izotop hel-3, który wciąż ma 2 protony, ale ma liczbę masową 3.
Jedna metoda zapisywania wzoru na izotop pokazuje nazwę lub symbol pierwiastka, po którym następuje liczba masowa, jako hel-4 lub He-4. Inna skrócona identyfikacja izotopów pokazuje liczbę masową jako indeks górny i liczbę atomową jako indeks dolny, oba pokazane przed symbolem atomowym. Na przykład, 42Wskazuje izotop helu o liczbie masowej 4.
Układ okresowy pierwiastków
Układ Układu Okresowego Pierwiastków dostarcza niezbędnych informacji do ustalenia liczby protonów, neutronów i elektronów w atomach. Współczesny układ okresowy pierwiastków porządkuje pierwiastki według ich protonów. Pierwszy pierwiastek na stole, wodór, ma jeden proton. Ostatni element (przynajmniej na razie) na stole, Oganesson lub Ununoctium, ma 118 protonów.
Ile protonów?
Liczba atomowa w układzie okresowym określa liczbę protonów w każdym atomie tego pierwiastka. Miedź, liczba atomowa 29, ma 29 protonów. Znalezienie liczby atomowej pierwiastka ujawnia liczbę protonów.
Ile neutronów?
Różnica między izotopami pierwiastka zależy od liczby neutronów. Aby znaleźć liczbę neutronów w izotopie, znajdź liczbę masową izotopu i liczbę atomową. Liczba atomowa lub liczba protonów znajduje się w układzie okresowym. Masa atomowa, również znaleziona w układzie okresowym, jest średnią ważoną wszystkich izotopów pierwiastka. Jeśli nie zostanie zidentyfikowany żaden izotop, masę atomową można zaokrąglić do najbliższej liczby całkowitej i wykorzystać do obliczenia średniej liczby neutronów.
Na przykład masa atomowa rtęci wynosi 200,592. Merkury ma kilka izotopów o liczbach masowych od 196 do 204. Korzystając ze średniej masy atomowej, oblicz średnią liczbę neutronów, najpierw zaokrąglając masę atomową od 200.592 do 201. Teraz odejmij liczbę protonów 80 od masy atomowej 201-80, aby znaleźć średnią liczbę neutronów 121.
Jeśli znana jest liczba masowa izotopu, można obliczyć rzeczywistą liczbę neutronów. Użyj tego samego wzoru, liczba masowa minus liczba atomowa, aby obliczyć liczbę neutronów. W przypadku rtęci najpowszechniejszym izotopem jest rtęć-202. Użyj równania, 202-80=122, aby znaleźć, że rtęć-202 ma 122 neutrony.
Ile elektronów?
Izotop neutralny nie ma ładunku, co oznacza, że ładunki dodatnie i ujemne równoważą się w izotopie neutralnym. W obojętnym izotopie liczba elektronów jest równa liczbie protonów. Podobnie jak znalezienie liczby protonów, znalezienie liczby elektronów w obojętnym izotopie wymaga znalezienia liczby atomowej pierwiastka.
W jonie, izotopie z ładunkiem dodatnim lub ujemnym, liczba protonów nie jest równa liczbie elektronów. Jeśli protony przewyższają liczbę elektronów, izotop ma więcej ładunków dodatnich niż ujemnych. Innymi słowy, liczba protonów przewyższa liczbę elektronów o taką samą liczbę, jak ładunek dodatni. Jeśli liczba elektronów przekroczy liczbę protonów, ładunek jonowy będzie ujemny. Aby obliczyć liczbę elektronów, dodaj odwrotność nierównowagi ładunków do liczby protonów.
Na przykład, jeśli izotop ma ładunek -3, tak jak w przypadku fosforu (liczba atomowa 15), liczba elektronów jest o trzy większa niż liczba protonów. Obliczenie liczby elektronów wynosi 15+(-1)(-3) lub 15+3=18 lub 18 elektronów. Jeśli izotop ma ładunek +2, tak jak w przypadku strontu (liczba atomowa 38), liczba elektronów jest o dwa mniej niż liczba protonów. W tym przypadku obliczenie wynosi 38+(-1)(+2)=38-2=36, więc jon ma 36 elektronów. Zwykły skrót dla jonów pokazuje nierównowagę ładunków jako indeks górny po symbolu atomowym. W przykładzie z fosforem jon zostałby zapisany jako P-3.