Matter finns i många olika storlekar, former och färger. Tänk på klor, en gulaktig gas eller bly, en gråsvart fast ämne eller kvicksilver, en silverfärgad vätska. Tre mycket olika element, vardera material gjorda av endast en typ av atom. Skillnaderna i materia beror på de minsta skillnaderna i atomstruktur.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Förstå att isotoper av ett element har olika massnummer men samma antal protoner. Hitta periodens atomnummer med hjälp av det periodiska systemet. Atomtalet är lika med antalet protoner. I en balanserad atom är antalet elektroner lika med antalet protoner. I en obalanserad atom är antalet elektroner lika med antalet protoner plus motsatsen till jonladdningen. Beräkna antalet neutroner genom att subtrahera atomnumret från massantalet. Om massnumret för en specifik isotop inte är känt, använd atommassan från det periodiska systemet, avrundat till närmaste heltal minus atomnummer för att hitta det genomsnittliga antalet neutroner för element.
Atoms struktur
Tre huvudpartiklar bildar varje atom. Protoner och neutroner kluster i kärnan i atomens centrum. Elektroner bildar ett snurrande moln runt kärnan. Protoner och neutroner utgör massan av atomer. Elektroner, minimala jämfört med protonerna och neutronerna, bidrar väldigt lite till den totala massan av atomer.
Atomer och isotoper
Atomer av samma element har samma antal protoner. Alla kopparatomer har 29 protoner. Alla heliumatomer har 2 protoner. Isotoper uppstår när atomer av samma element har olika massor. Eftersom antalet protoner i ett element inte förändras, uppstår skillnaden i massa på grund av olika antal neutroner. Koppar har till exempel två isotoper, koppar-63 och koppar-65. Copper-63 har 29 protoner och ett massantal på 63. Copper-65 har 29 protoner och massnummer 65. Helium har två protoner och har nästan alltid ett massnummer på 4. Mycket sällan bildar helium isotopen helium-3, som fortfarande har 2 protoner men har ett massantal på 3.
En metod för att skriva formeln för en isotop visar elementets namn eller symbol följt av massnummer som helium-4 eller He-4. En annan förkortning av isotoper visar massnumret som ett överskrift och atomnumret som ett underskrift, båda visas före atomsymbolen. Till exempel, 42Han anger heliumisotopen med massa nummer 4.
Elementära periodiska systemet
Arrangemanget av det periodiska elementet ger viktig information för att hitta antalet protoner, neutroner och elektroner i atomer. Det moderna periodiska systemet sätter elementen i ordning efter sina protoner. Det första elementet på bordet, väte, har en proton. Det sista elementet (åtminstone för tillfället) på bordet, Oganesson eller Ununoctium, har 118 protoner.
Hur många protoner?
Atomnumret i det periodiska systemet identifierar antalet protoner i vilken atom som helst i det elementet. Koppar, atomnummer 29, har 29 protoner. Att hitta atomnumret för ett element avslöjar antalet protoner.
Hur många neutroner?
Skillnaden mellan isotoper för ett element beror på antalet neutroner. För att hitta antalet neutroner i en isotop, hitta isotopens massnummer och atomnumret. Atomtalet, eller antalet protoner, finns på det periodiska systemet. Atommassan, som också finns i det periodiska systemet, är det viktade genomsnittet av alla elementets isotoper. Om ingen isotop identifieras kan atommassan avrundas till närmaste heltal och användas för att hitta det genomsnittliga antalet neutroner.
Till exempel är kvicksilverets atommassa 200,592. Kvicksilver har flera isotoper med massantal från 196 till 204. Med hjälp av den genomsnittliga atommassan beräknar du det genomsnittliga antalet neutroner genom att först avrunda atommassan från 200,592 till 201. Dra nu antalet protoner, 80, från atommassan, 201-80, för att hitta det genomsnittliga antalet neutroner, 121.
Om massantalet på en isotop är känt kan det faktiska antalet neutroner beräknas. Använd samma formel, massnummer minus atomnummer, för att beräkna antalet neutroner. När det gäller kvicksilver är den vanligaste isotopen kvicksilver-202. Använd ekvationen, 202-80 = 122, för att finna att kvicksilver-202 har 122 neutroner.
Hur många elektroner?
En neutral isotop har ingen laddning, vilket innebär att de positiva och negativa laddningarna balanserar i en neutral isotop. I en neutral isotop är antalet elektroner lika med antalet protoner. Liksom att hitta antalet protoner kräver att hitta antalet elektroner i en neutral isotop att hitta elementets atomnummer.
I en jon, en isotop med en positiv eller negativ laddning, är antalet protoner inte lika med antalet elektroner. Om protoner överträffar elektroner har isotopen mer positiva laddningar än negativa laddningar. Med andra ord överstiger antalet protoner antalet elektroner med samma antal som den positiva laddningen. Om antalet elektroner överstiger antalet protoner kommer jonladdningen att vara negativ. För att hitta antalet elektroner, lägg till motsatsen till laddningsobalansen till antalet protoner.
Till exempel, om en isotop har -3 laddning, som med fosfor (atomnummer 15), är antalet elektroner tre större än antalet protoner. Beräkningen av antalet elektroner blir sedan 15 + (- 1) (- 3) eller 15 + 3 = 18 eller 18 elektroner. Om en isotop har en +2-laddning, som med strontium (atomnummer 38), är antalet elektroner två mindre än antalet protoner. I detta fall blir beräkningen 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, så jonen har 36 elektroner. Den vanliga förkortningen för joner visar laddningsobalansen som ett superscript efter atomsymbolen. I fosforexemplet skulle jonen skrivas som P-3.
