Ako zistiť, koľko protónov, neutrónov a elektrónov je v izotopoch

Hmota sa dodáva v mnohých rôznych veľkostiach, tvaroch a farbách. Zvážte chlór, žltkastý plyn alebo olovo, šedočiernu tuhú látku alebo ortuť, striebristú tekutinu. Tri veľmi odlišné prvky, každý materiál vyrobený iba z jedného druhu atómu. Rozdiely v hmote spočívajú v najmenších rozdieloch v atómovej štruktúre.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Pochopte, že izotopy prvku majú rôzne hmotnostné čísla, ale rovnaký počet protónov. Pomocou Periodickej tabuľky vyhľadajte atómové číslo prvku. Atómové číslo sa rovná počtu protónov. Vo vyváženom atóme sa počet elektrónov rovná počtu protónov. V nevyváženom atóme sa počet elektrónov rovná počtu protónov plus opak iónového náboja. Vypočítajte počet neutrónov odpočítaním atómového čísla od čísla hmotnosti. Ak nie je známe množstvo konkrétneho izotopu, použite atómovú hmotnosť z Periodickej tabuľky, zaokrúhlenú na najbližšie celé číslo mínus atómové číslo, aby sa zistil priemerný počet neutrónov pre element.

Každý hlavný atóm tvoria tri hlavné častice. Protóny a neutróny sa zhlukujú v jadre v strede atómu. Elektróny tvoria okolo jadra rotujúci mrak. Protóny a neutróny tvoria masu atómov. Elektróny, nepatrné v porovnaní s protónmi a neutrónmi, prispievajú k celkovej hmotnosti atómov veľmi málo.

Atómy toho istého prvku majú rovnaký počet protónov. Všetky atómy medi majú 29 protónov. Všetky atómy hélia majú 2 protóny. Izotopy sa vyskytujú, keď majú atómy toho istého prvku rôzne hmotnosti. Pretože sa počet protónov prvku nemení, rozdiel v hmotnosti nastáva v dôsledku rozdielneho počtu neutrónov. Meď má napríklad dva izotopy, meď 63 a meď 65. Meď-63 má 29 protónov a hromadné číslo 63. Meď-65 má 29 protónov a hmotnostné číslo 65. Hélium má 2 protóny a takmer vždy má hromadné číslo 4. Hélium veľmi zriedka vytvára izotop hélium-3, ktoré má stále 2 protóny, ale má hromadné číslo 3.

Jeden spôsob zápisu vzorca pre izotop zobrazuje názov prvku alebo symbol, za ktorým nasleduje číslo hmotnosti, ako hélium-4 alebo He-4. Ďalšia stenografická identifikácia izotopov ukazuje hromadné číslo ako horný index a atómové číslo ako dolný index, obidva zobrazené pred atómovým symbolom. Napríklad, ⁴₂Označuje izotop hélia s hmotnosťou číslo 4.

Usporiadanie Periodickej tabuľky prvkov poskytuje základné informácie o zisťovaní počtu protónov, neutrónov a elektrónov v atómoch. Moderná periodická tabuľka dáva prvky do poriadku podľa protónov. Prvý prvok na stole, vodík, má jeden protón. Posledný prvok (aspoň zatiaľ) na stole, Oganesson alebo Ununoctium, má 118 protónov.

Atómové číslo v periodickej tabuľke identifikuje počet protónov v ktoromkoľvek atóme tohto prvku. Meď, atómové číslo 29, má 29 protónov. Nájdenie atómového čísla prvku odhalí počet protónov.

Rozdiel medzi izotopmi prvku závisí od počtu neutrónov. Ak chcete zistiť počet neutrónov v izotope, nájdite hmotnostné číslo izotopu a atómové číslo. Atómové číslo alebo počet protónov sa nachádza v periodickej tabuľke. Atómová hmotnosť, ktorá sa tiež nachádza v periodickej tabuľke, je váženým priemerom všetkých izotopov prvku. Ak nie je identifikovaný žiadny izotop, atómová hmotnosť sa môže zaokrúhliť na najbližšie celé číslo a použiť na zistenie priemerného počtu neutrónov.

Napríklad atómová hmotnosť ortuti je 200 592. Ortuť má niekoľko izotopov s hmotnostným počtom v rozmedzí od 196 do 204. Pomocou priemernej atómovej hmotnosti vypočítajte priemerný počet neutrónov tak, že najskôr zaokrúhlite atómovú hmotnosť z 200 592 na 201. Teraz odčítajte počet protónov 80 od atómovej hmotnosti 201-80 a nájdite priemerný počet neutrónov 121.

Ak je známe hmotnostné číslo izotopu, možno vypočítať skutočný počet neutrónov. Na výpočet počtu neutrónov použite rovnaký vzorec, hmotnostné číslo mínus atómové číslo. V prípade ortuti je najbežnejším izotopom ortuť-202. Pomocou rovnice 202-80 = 122 zistíme, že ortuť-202 má 122 neutrónov.

Neutrálny izotop nemá žiadny náboj, čo znamená, že kladné a záporné náboje sa vyrovnávajú v neutrálnom izotope. V neutrálnom izotope sa počet elektrónov rovná počtu protónov. Rovnako ako nájdenie počtu protónov, aj nájdenie počtu elektrónov v neutrálnom izotope si vyžaduje nájdenie atómového čísla prvku.

V ióne, izotope s kladným alebo záporným nábojom, sa počet protónov nerovná počtu elektrónov. Ak počet protónov prevažuje nad elektrónmi, má izotop viac pozitívnych nábojov ako negatívnych. Inými slovami, počet protónov presahuje počet elektrónov o rovnaké množstvo ako kladný náboj. Ak počet elektrónov prekročí počet protónov, bude iónový náboj negatívny. Ak chcete zistiť počet elektrónov, pridajte protiklad nerovnováhy náboja k počtu protónov.

Napríklad ak má izotop -3 náboj, ako pri fosfore (atómové číslo 15), potom je počet elektrónov o tri väčší ako počet protónov. Z výpočtu počtu elektrónov potom bude 15 + (- 1) (- 3) alebo 15 + 3 = 18 alebo 18 elektrónov. Ak má izotop náboj +2, ako pri stronciu (atómové číslo 38), potom je počet elektrónov o dva menší ako počet protónov. V tomto prípade sa výpočet stane 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, takže ión má 36 elektrónov. Zvyčajná skratka pre ióny ukazuje nerovnováhu náboja ako horný index nasledujúci za atómovým symbolom. V príklade s fosforom by bol ión napísaný ako P^-3.