Πώς να βρείτε πόσα πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια υπάρχουν στα ισότοπα

Η ύλη έρχεται σε πολλά διαφορετικά μεγέθη, σχήματα και χρώματα. Σκεφτείτε το χλώριο, ένα κιτρινωπό αέριο ή μόλυβδο, ένα γκριζόμαυρο στερεό ή τον υδράργυρο, ένα ασημί υγρό. Τρία πολύ διαφορετικά στοιχεία, κάθε υλικό κατασκευασμένο από ένα μόνο είδος ατόμου. Οι διαφορές στην ύλη καταλήγουν στις μικρότερες διαφορές στην ατομική δομή.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Κατανοήστε ότι τα ισότοπα ενός στοιχείου έχουν διαφορετικούς αριθμούς μάζας αλλά τον ίδιο αριθμό πρωτονίων. Χρησιμοποιώντας τον Περιοδικό Πίνακα, βρείτε τον ατομικό αριθμό του στοιχείου. Ο ατομικός αριθμός ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων. Σε ένα ισορροπημένο άτομο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων. Σε ένα μη ισορροπημένο άτομο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων συν το αντίθετο του φορτίου ιόντων. Υπολογίστε τον αριθμό των νετρονίων αφαιρώντας τον ατομικό αριθμό από τον μαζικό αριθμό. Εάν ο μαζικός αριθμός ενός συγκεκριμένου ισοτόπου δεν είναι γνωστός, χρησιμοποιήστε την ατομική μάζα από τον Περιοδικό Πίνακα, στρογγυλεμένη στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό, μείον τον ατομικό αριθμό για να βρείτε τον μέσο αριθμό νετρονίων για το στοιχείο.

Δομή των ατόμων

Τρία κύρια σωματίδια σχηματίζουν κάθε άτομο. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συγκεντρώνονται στον πυρήνα στο κέντρο του ατόμου. Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα περιστρεφόμενο σύννεφο γύρω από τον πυρήνα. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούν τη μάζα των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια, μικροσκοπικά σε σύγκριση με τα πρωτόνια και τα νετρόνια, συνεισφέρουν πολύ λίγο στη συνολική μάζα των ατόμων.

Άτομα και Ισότοπα

Τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων. Όλα τα άτομα χαλκού έχουν 29 πρωτόνια. Όλα τα άτομα ηλίου έχουν 2 πρωτόνια. Τα ισότοπα εμφανίζονται όταν τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν διαφορετικές μάζες. Δεδομένου ότι ο αριθμός των πρωτονίων ενός στοιχείου δεν αλλάζει, η διαφορά στη μάζα προκύπτει λόγω διαφορετικών αριθμών νετρονίων. Ο χαλκός, για παράδειγμα, έχει δύο ισότοπα, τον χαλκό-63 και τον χαλκό-65. Ο χαλκός-63 έχει 29 πρωτόνια και έναν μαζικό αριθμό 63. Ο χαλκός-65 έχει 29 πρωτόνια και ο αριθμός μάζας 65. Το ήλιο έχει 2 πρωτόνια και σχεδόν πάντα έχει μαζικό αριθμό 4. Πολύ σπάνια, το ήλιο σχηματίζει το ισότοπο ήλιο-3, το οποίο έχει ακόμα 2 πρωτόνια αλλά έχει μαζικό αριθμό 3.

Μια μέθοδος γραφής του τύπου για ένα ισότοπο δείχνει το όνομα ή το σύμβολο του στοιχείου ακολουθούμενο από τον μαζικό αριθμό, ως ήλιο-4 ή He-4. Μια άλλη συνοπτική αναγνώριση των ισοτόπων δείχνει τον μαζικό αριθμό ως εκθέτη και τον ατομικό αριθμό ως δείκτη, και τα δύο εμφανίζονται πριν από το ατομικό σύμβολο. Για παράδειγμα, ₂ Υποδεικνύει το ισότοπο ηλίου με αριθμό μάζας 4.

Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων

Η διάταξη του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων παρέχει βασικές πληροφορίες για την εύρεση του αριθμού πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων στα άτομα. Ο σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας βάζει τα στοιχεία με τη σειρά των πρωτονίων τους. Το πρώτο στοιχείο στο τραπέζι, το υδρογόνο, έχει ένα πρωτόνιο. Το τελευταίο στοιχείο (τουλάχιστον προς το παρόν) στο τραπέζι, το Oganesson ή το Ununoctium, έχει 118 πρωτόνια.

Πόσα πρωτόνια;

Ο ατομικός αριθμός στον Περιοδικό Πίνακα προσδιορίζει τον αριθμό των πρωτονίων σε οποιοδήποτε άτομο αυτού του στοιχείου. Ο χαλκός, ατομικός αριθμός 29, έχει 29 πρωτόνια. Η εύρεση του ατομικού αριθμού ενός στοιχείου αποκαλύπτει τον αριθμό των πρωτονίων.

Πόσα νετρόνια;

Η διαφορά μεταξύ των ισοτόπων ενός στοιχείου εξαρτάται από τον αριθμό των νετρονίων. Για να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων σε ένα ισότοπο, βρείτε τον μαζικό αριθμό του ισοτόπου και τον ατομικό αριθμό. Ο ατομικός αριθμός, ή ο αριθμός των πρωτονίων, βρίσκεται στον Περιοδικό Πίνακα. Η ατομική μάζα, που βρίσκεται επίσης στον Περιοδικό Πίνακα, είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος όλων των ισοτόπων του στοιχείου. Εάν δεν εντοπιστεί ισότοπο, η ατομική μάζα μπορεί να στρογγυλοποιηθεί στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό και να χρησιμοποιηθεί για να βρεθεί ο μέσος αριθμός νετρονίων.

Για παράδειγμα, η ατομική μάζα του υδραργύρου είναι 200.592. Ο υδράργυρος έχει πολλά ισότοπα με αριθμούς μάζας που κυμαίνονται από 196 έως 204. Χρησιμοποιώντας τη μέση ατομική μάζα, υπολογίστε τον μέσο αριθμό νετρονίων στρογγυλεύοντας πρώτα την ατομική μάζα από 200.592 σε 201. Τώρα, αφαιρέστε τον αριθμό των πρωτονίων, 80, από την ατομική μάζα , 201-80, για να βρείτε τον μέσο αριθμό νετρονίων, 121.

Εάν είναι γνωστός ο μαζικός αριθμός ενός ισοτόπου, μπορεί να υπολογιστεί ο πραγματικός αριθμός νετρονίων. Χρησιμοποιήστε τον ίδιο τύπο, αριθμό μάζας μείον ατομικό αριθμό, για να υπολογίσετε τον αριθμό των νετρονίων. Στην περίπτωση του υδραργύρου, το πιο κοινό ισότοπο είναι ο υδράργυρος-202. Χρησιμοποιήστε την εξίσωση, 202-80=122, για να βρείτε ότι ο υδράργυρος-202 έχει 122 νετρόνια.

Πόσα ηλεκτρόνια;

Ένα ουδέτερο ισότοπο δεν έχει φορτίο, που σημαίνει ότι τα θετικά και τα αρνητικά φορτία ισορροπούν σε ένα ουδέτερο ισότοπο. Σε ένα ουδέτερο ισότοπο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων. Όπως η εύρεση του αριθμού των πρωτονίων, έτσι και η εύρεση του αριθμού των ηλεκτρονίων σε ένα ουδέτερο ισότοπο απαιτεί την εύρεση του ατομικού αριθμού του στοιχείου.

Σε ένα ιόν, ένα ισότοπο με θετικό ή αρνητικό φορτίο, ο αριθμός των πρωτονίων δεν είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Εάν τα πρωτόνια είναι περισσότερα από τα ηλεκτρόνια, το ισότοπο έχει περισσότερα θετικά φορτία από αρνητικά. Με άλλα λόγια, ο αριθμός των πρωτονίων υπερβαίνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων κατά τον ίδιο αριθμό με το θετικό φορτίο. Εάν ο αριθμός των ηλεκτρονίων υπερβαίνει τον αριθμό των πρωτονίων, το φορτίο ιόντων θα είναι αρνητικό. Για να βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων, προσθέστε το αντίθετο της ανισορροπίας φορτίου στον αριθμό των πρωτονίων.

Για παράδειγμα, εάν ένα ισότοπο έχει φορτίο -3, όπως συμβαίνει με τον φώσφορο (ατομικός αριθμός 15), τότε ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι τρεις μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων. Ο υπολογισμός του αριθμού των ηλεκτρονίων γίνεται τότε 15+(-1)(-3) ή 15+3=18, ή 18 ηλεκτρόνια. Εάν ένα ισότοπο έχει φορτίο +2, όπως συμβαίνει με το στρόντιο (ατομικός αριθμός 38), τότε ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι δύο μικρότερος από τον αριθμό των πρωτονίων. Στην περίπτωση αυτή, ο υπολογισμός γίνεται 38+(-1)(+2)=38-2=36, άρα το ιόν έχει 36 ηλεκτρόνια. Η συνηθισμένη συντομογραφία για τα ιόντα δείχνει την ανισορροπία φορτίου ως εκθέτη μετά το ατομικό σύμβολο. Στο παράδειγμα του φωσφόρου, το ιόν θα γραφόταν ως P.