Матерія буває різних розмірів, форм та кольорів. Розглянемо хлор, жовтуватий газ або свинець, сіро-чорну тверду речовину або ртуть, сріблясту рідину. Три дуже різні елементи, кожен матеріал виготовлений лише з одного виду атома. Різниця в речовині зводиться до найменших відмінностей в будові атомів.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Зрозумійте, що ізотопи елемента мають різні масові числа, але однакову кількість протонів. За допомогою Періодичної системи знайдіть атомний номер елемента. Атомний номер дорівнює кількості протонів. У збалансованому атомі число електронів дорівнює кількості протонів. У неврівноваженому атомі число електронів дорівнює кількості протонів плюс протилежність заряду іонів. Обчисліть кількість нейтронів, віднявши атомне число від масового числа. Якщо масове число конкретного ізотопу невідоме, використовуйте атомну масу з Періодичної системи, округлену до найближчого цілого числа, мінус атомний номер, щоб знайти середнє число нейтронів для елемент.
Будова атомів
Три основні частинки утворюють кожен атом. Протони та нейтрони скупчуються в ядрі в центрі атома. Електрони утворюють обертається хмару навколо ядра. Протони та нейтрони складають масу атомів. Електрони, незначні порівняно з протонами та нейтронами, вносять дуже мало в загальну масу атомів.
Атоми та ізотопи
Атоми одного і того ж елемента мають однакову кількість протонів. Всі атоми міді мають 29 протонів. Всі атоми гелію мають 2 протони. Ізотопи виникають, коли атоми одного і того ж елемента мають різну масу. Оскільки кількість протонів елемента не змінюється, різниця в масі виникає через різну кількість нейтронів. Наприклад, мідь має два ізотопи - мідь-63 та мідь-65. Мідь-63 має 29 протонів і масове число 63. Мідь-65 має 29 протонів і масове число 65. Гелій має 2 протони і майже завжди має масове число 4. Дуже рідко гелій утворює ізотоп гелій-3, який все ще має 2 протони, але має масове число 3.
Один із методів написання формули для ізотопу показує назву елемента або символ, за яким слідує масове число, як гелій-4 або He-4. Ще одна скорочена ідентифікація ізотопів показує масове число як верхній індекс, а атомний номер як індекс, обидва показані перед атомним символом. Наприклад, 42Він вказує ізотоп гелію з масовим числом 4.
Періодична система елементів
Розташування Періодичної системи елементів надає важливу інформацію для пошуку кількості протонів, нейтронів та електронів в атомах. Сучасна періодична система розміщує елементи в порядку їх протонів. Перший елемент на столі, водень, має один протон. Останній елемент (принаймні на даний момент) на столі, Оганессон або Унуноктій, має 118 протонів.
Скільки протонів?
Атомний номер у Періодичній системі визначає кількість протонів у будь-якому атомі цього елемента. Мідь, атомний номер 29, має 29 протонів. Знаходження атомного номера елемента виявляє кількість протонів.
Скільки нейтронів?
Різниця між ізотопами елемента залежить від кількості нейтронів. Щоб знайти кількість нейтронів в ізотопі, знайдіть масове число ізотопу та атомний номер. Атомний номер, або число протонів, міститься в Періодичній системі. Атомна маса, також знайдена в Періодичній системі, є середньозваженим середнім значенням усіх ізотопів елемента. Якщо не виявлено жодного ізотопу, атомну масу можна округлити до найближчого цілого числа і використати для знаходження середньої кількості нейтронів.
Наприклад, атомна маса ртуті становить 200,592. Меркурій має кілька ізотопів з масовими числами від 196 до 204. Використовуючи середню атомну масу, обчисліть середню кількість нейтронів, спочатку округливши атомну масу з 200,592 до 201. Тепер відніміть кількість протонів, 80, від атомної маси, 201-80, щоб знайти середнє число нейтронів, 121.
Якщо відоме масове число ізотопу, можна розрахувати фактичну кількість нейтронів. Використовуйте ту саму формулу, масове число мінус атомний номер, для обчислення кількості нейтронів. У випадку з ртуттю найпоширенішим ізотопом є ртуть-202. За допомогою рівняння 202-80 = 122 встановіть, що ртуть-202 має 122 нейтрони.
Скільки електронів?
Нейтральний ізотоп не має заряду, це означає, що позитивні та негативні заряди балансуються в нейтральному ізотопі. У нейтральному ізотопі число електронів дорівнює кількості протонів. Як і знаходження кількості протонів, знаходження кількості електронів у нейтральному ізотопі вимагає знаходження атомного номера елемента.
В іоні, ізотопі з позитивним чи негативним зарядом, кількість протонів не дорівнює кількості електронів. Якщо протонів перевищує кількість електронів, ізотоп має більше позитивних зарядів, ніж негативних. Іншими словами, кількість протонів перевищує кількість електрона на таке саме число, як і позитивний заряд. Якщо кількість електронів перевищує кількість протонів, заряд іонів буде негативним. Щоб знайти кількість електронів, додайте протилежність дисбалансу заряду до числа протонів.
Наприклад, якщо ізотоп має заряд -3, як у фосфору (атомний номер 15), то число електронів на три більше, ніж число протонів. Тоді обчислення кількості електронів стає 15 + (- 1) (- 3) або 15 + 3 = 18, або 18 електронів. Якщо ізотоп має заряд +2, як у стронцію (атомний номер 38), то число електронів на два менше, ніж число протонів. У цьому випадку розрахунок стає 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, отже, іон має 36 електронів. Звичайна стенограма для іонів показує дисбаланс заряду як верхній індекс, що слідує за атомним символом. У прикладі з фосфором іон буде записаний як P-3.