Materia vine în multe dimensiuni, forme și culori diferite. Luați în considerare clorul, un gaz gălbui sau plumbul, un solid gri-negru sau mercurul, un lichid argintiu. Trei elemente foarte diferite, fiecare material format dintr-un singur tip de atom. Diferențele în materie se reduc la cele mai mici diferențe în structura atomică.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Înțelegeți că izotopii unui element au numere de masă diferite, dar același număr de protoni. Folosind Tabelul periodic, găsiți numărul atomic al elementului. Numărul atomic este egal cu numărul de protoni. Într-un atom echilibrat, numărul de electroni este egal cu numărul de protoni. Într-un atom dezechilibrat, numărul de electroni este egal cu numărul de protoni plus opusul sarcinii ionice. Calculați numărul de neutroni scăzând numărul atomic din numărul de masă. Dacă numărul de masă al unui izotop specific nu este cunoscut, utilizați masa atomică din Tabelul periodic, rotunjit la cel mai apropiat număr întreg, minus numărul atomic pentru a găsi numărul mediu de neutroni pentru element.
Structura atomilor
Trei particule principale formează fiecare atom. Protonii și neutronii se adună în nucleul din centrul atomului. Electronii formează un nor care se rotește în jurul nucleului. Protonii și neutronii alcătuiesc masa atomilor. Electronii, minusculi în comparație cu protonii și neutronii, contribuie foarte puțin la masa globală a atomilor.
Atomi și izotopi
Atomii aceluiași element au același număr de protoni. Toți atomii de cupru au 29 de protoni. Toți atomii de heliu au 2 protoni. Izotopii apar atunci când atomii aceluiași element au mase diferite. Deoarece numărul de protoni ai unui element nu se schimbă, diferența de masă apare din cauza numărului diferit de neutroni. Cuprul, de exemplu, are doi izotopi, cupru-63 și cupru-65. Cuprul-63 are 29 de protoni și un număr de masă de 63. Cuprul-65 are 29 de protoni și numărul de masă 65. Heliul are 2 protoni și are aproape întotdeauna un număr de masă de 4. Foarte rar, heliul formează izotopul heliu-3, care are încă 2 protoni, dar are un număr de masă de 3.
O metodă de scriere a formulei unui izotop arată numele elementului sau simbolul urmat de numărul masei, ca heliu-4 sau He-4. O altă identificare stenogramă a izotopilor arată numărul de masă ca un superindice și numărul atomic ca un indice, ambele prezentate înaintea simbolului atomic. De exemplu, 42El indică izotopul heliului cu masa numărul 4.
Tabel periodic al elementelor
Aranjamentul Tabelului periodic al elementelor oferă informații esențiale pentru găsirea numărului de protoni, neutroni și electroni din atomi. Tabelul periodic modern pune elementele în ordine a protonilor lor. Primul element de pe masă, hidrogenul, are un proton. Ultimul element (cel puțin deocamdată) de pe masă, Oganesson sau Ununoctium, are 118 protoni.
Câți protoni?
Numărul atomic din tabelul periodic identifică numărul de protoni din orice atom al acelui element. Cuprul, numărul atomic 29, are 29 de protoni. Găsirea numărului atomic al unui element relevă numărul de protoni.
Câți neutroni?
Diferența dintre izotopii unui element depinde de numărul de neutroni. Pentru a găsi numărul de neutroni dintr-un izotop, găsiți numărul de masă al izotopului și numărul atomic. Numărul atomic sau numărul de protoni se găsește în tabelul periodic. Masa atomică, găsită și în Tabelul periodic, este media ponderată a tuturor izotopilor elementului. Dacă nu este identificat nici un izotop, masa atomică poate fi rotunjită la cel mai apropiat număr întreg și utilizată pentru a găsi numărul mediu de neutroni.
De exemplu, masa atomică a mercurului este 200.592. Mercurul are mai mulți izotopi cu numere de masă cuprinse între 196 și 204. Folosind masa atomică medie, calculați numărul mediu de neutroni rotunjind mai întâi masa atomică de la 200.592 la 201. Acum, scădeți numărul de protoni, 80, din masa atomică, 201-80, pentru a găsi numărul mediu de neutroni, 121.
Dacă se cunoaște numărul de masă al unui izotop, se poate calcula numărul real de neutroni. Utilizați aceeași formulă, numărul de masă minus numărul atomic, pentru a calcula numărul de neutroni. În cazul mercurului, cel mai frecvent izotop este mercurul-202. Folosiți ecuația, 202-80 = 122, pentru a afla că mercurul-202 are 122 de neutroni.
Câți electroni?
Un izotop neutru nu are sarcină, ceea ce înseamnă că sarcinile pozitive și negative se echilibrează într-un izotop neutru. Într-un izotop neutru, numărul de electroni este egal cu numărul de protoni. Ca și găsirea numărului de protoni, găsirea numărului de electroni într-un izotop neutru necesită găsirea numărului atomic al elementului.
Într-un ion, un izotop cu sarcină pozitivă sau negativă, numărul de protoni nu este egal cu numărul de electroni. Dacă protonii depășesc numărul de electroni, izotopul are mai multe sarcini pozitive decât sarcini negative. Cu alte cuvinte, numărul de protoni depășește numărul de electroni cu același număr ca sarcina pozitivă. Dacă numărul de electroni depășește numărul de protoni, sarcina ionică va fi negativă. Pentru a găsi numărul de electroni, adăugați opusul dezechilibrului de încărcare la numărul de protoni.
De exemplu, dacă un izotop are o sarcină -3, ca și în cazul fosforului (numărul atomic 15), atunci numărul de electroni este cu trei mai mare decât numărul de protoni. Calculul numărului de electroni devine apoi 15 + (- 1) (- 3) sau 15 + 3 = 18 sau 18 electroni. Dacă un izotop are o sarcină +2, ca și în cazul stronțiului (numărul atomic 38), atunci numărul de electroni este cu două mai mic decât numărul de protoni. În acest caz, calculul devine 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, deci ionul are 36 de electroni. Stenograma obișnuită pentru ioni arată dezechilibrul de încărcare ca un supercript după simbolul atomic. În exemplul de fosfor, ionul ar fi scris ca P-3.