Как определить количество протонов, нейтронов и электронов в изотопах

Материя бывает разных размеров, форм и цветов. Рассмотрим хлор, желтоватый газ, или свинец, серо-черное твердое вещество, или ртуть, серебристую жидкость. Три очень разных элемента, каждый из которых состоит только из одного вида атомов. Различия в материи сводятся к мельчайшим различиям в атомной структуре.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Поймите, что изотопы элемента имеют разные массовые числа, но одинаковое количество протонов. Используя Периодическую таблицу, найдите атомный номер элемента. Атомный номер равен количеству протонов. В сбалансированном атоме количество электронов равно количеству протонов. В несбалансированном атоме количество электронов равно количеству протонов плюс противоположный заряд иона. Вычислите количество нейтронов, вычтя атомный номер из массового числа. Если массовое число определенного изотопа неизвестно, используйте округленную атомную массу из Периодической таблицы. к ближайшему целому числу минус атомный номер, чтобы найти среднее количество нейтронов для элемент.

Каждый атом состоит из трех основных частиц. Протоны и нейтроны группируются в ядре в центре атома. Электроны образуют вращающееся облако вокруг ядра. Протоны и нейтроны составляют массу атомов. Электроны, крошечные по сравнению с протонами и нейтронами, вносят очень небольшой вклад в общую массу атомов.

Атомы одного и того же элемента имеют одинаковое количество протонов. Все атомы меди состоят из 29 протонов. У всех атомов гелия есть 2 протона. Изотопы возникают, когда атомы одного и того же элемента имеют разные массы. Поскольку количество протонов элемента не меняется, разница в массе возникает из-за разного количества нейтронов. Медь, например, имеет два изотопа: медь-63 и медь-65. Медь-63 имеет 29 протонов и массовое число 63. Медь-65 имеет 29 протонов и массовое число 65. Гелий имеет 2 протона и почти всегда имеет массовое число 4. Очень редко гелий образует изотоп гелий-3, который все еще имеет 2 протона, но имеет массовое число 3.

Один из методов написания формулы для изотопа показывает имя элемента или символ, за которым следует массовое число, например, гелий-4 или He-4. Другая сокращенная идентификация изотопов показывает массовое число как верхний индекс и атомный номер как нижний индекс, оба показаны перед атомным символом. Например, ⁴₂Он указывает изотоп гелия с массовым числом 4.

Расположение Периодической таблицы элементов предоставляет важную информацию для определения количества протонов, нейтронов и электронов в атомах. В современной Периодической таблице элементы расположены в порядке их протонов. Первый элемент в таблице, водород, имеет один протон. Последний элемент (по крайней мере, на данный момент) в таблице, Оганессон или Унуноктиум, имеет 118 протонов.

Атомный номер в Периодической таблице определяет количество протонов в любом атоме этого элемента. Медь с атомным номером 29 состоит из 29 протонов. Определение атомного номера элемента показывает количество протонов.

Разница между изотопами элемента зависит от количества нейтронов. Чтобы узнать количество нейтронов в изотопе, найдите массовое число изотопа и атомный номер. Атомный номер или количество протонов находится в Периодической таблице. Атомная масса, также найденная в Периодической таблице, является средневзвешенным значением всех изотопов элемента. Если изотоп не идентифицирован, атомную массу можно округлить до ближайшего целого числа и использовать для определения среднего числа нейтронов.

Например, атомная масса ртути составляет 200,592. У Меркурия есть несколько изотопов с массовыми числами от 196 до 204. Используя среднюю атомную массу, вычислите среднее количество нейтронов, сначала округлив атомную массу от 200,592 до 201. Теперь вычтите количество протонов, 80, из атомной массы, 201-80, и найдите среднее количество нейтронов, 121.

Если массовое число изотопа известно, можно вычислить фактическое количество нейтронов. Используйте ту же формулу, массовое число минус атомный номер, чтобы вычислить количество нейтронов. В случае ртути наиболее распространенным изотопом является ртуть-202. Используйте уравнение 202-80 = 122, чтобы найти, что ртуть-202 имеет 122 нейтрона.

Нейтральный изотоп не имеет заряда, а это означает, что положительный и отрицательный заряды уравновешиваются в нейтральном изотопе. В нейтральном изотопе количество электронов равно количеству протонов. Как и определение количества протонов, определение количества электронов в нейтральном изотопе требует определения атомного номера элемента.

В ионе, изотопе с положительным или отрицательным зарядом, количество протонов не равно количеству электронов. Если протонов больше, чем электронов, изотоп имеет больше положительных зарядов, чем отрицательных. Другими словами, количество протонов превышает количество электронов на то же число, что и положительный заряд. Если количество электронов превышает количество протонов, заряд иона будет отрицательным. Чтобы найти количество электронов, добавьте к количеству протонов противоположность дисбаланса зарядов.

Например, если изотоп имеет заряд -3, как у фосфора (атомный номер 15), то количество электронов на три больше, чем количество протонов. При вычислении количества электронов получается 15 + (- 1) (- 3), или 15 + 3 = 18, или 18 электронов. Если изотоп имеет заряд +2, как у стронция (атомный номер 38), то количество электронов на два меньше, чем количество протонов. В этом случае расчет становится 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, так что у иона 36 электронов. Обычное сокращение для ионов показывает дисбаланс заряда в виде верхнего индекса, следующего за атомным символом. В примере с фосфором ион будет записан как P^-3.