Introduksjon til kjemi
Læringsmål
- Bestem sammenhengen mellom massetallet til et atom, dets atomnummer, dets atommasse og antall subatomære partikler
Nøkkelpunkter
- Nøytrale atomer i hvert element inneholder et like antall protoner og elektroner.
- Antallet protoner bestemmer elementets atomnummer og brukes til å skille ett element fra et annet.
- Antall nøytroner er variabelt, noe som resulterer i isotoper, som er forskjellige former for samme atom som bare varierer i antall nøytroner de har.
- Til sammen bestemmer antall protoner og antall nøytroner et elementets massetall.
- Siden elementets isotoper har litt forskjellige massetall, beregnes atommassen ved å oppnå gjennomsnittet av massetallene for isotopene.
Betingelser
- atommasse Den gjennomsnittlige massen til et atom, med tanke på alle dets naturlig forekommende isotoper.
- massenummeret av summen av antall protoner og antall nøytroner i et atom.
- atomnummer Antall protoner i et atom.
Atomnummer
Nøytrale atomer av et element inneholder like mange protoner og elektroner. Antallet protoner bestemmer elementets atomnummer (Z) og skiller ett element fra et annet. For eksempel er karbonets atomnummer (Z) 6 fordi det har 6 protoner. Antall nøytroner kan variere for å produsere isotoper, som er atomer av det samme elementet som har forskjellige antall nøytroner. Antallet elektroner kan også være forskjellig i atomer av samme element, og dermed produsere ioner (ladede atomer). For eksempel kan jern, Fe, eksistere i nøytral tilstand, eller i +2 og +3 ioniske tilstander.
Massetall
Et elementets massetall (A) er summen av antall protoner og antall nøytroner. Det lille bidraget fra masse fra elektroner blir sett bort fra når man beregner massetallet. Denne tilnærmingen av masse kan brukes til å enkelt beregne hvor mange nøytroner et element har ved å bare trekke antall protoner fra massetallet. Protoner og nøytroner veier begge omtrent en atommasseenhet eller amu. Isotoper av samme element vil ha samme atomnummer men forskjellige massetall.
Forskere bestemmer atommassen ved å beregne gjennomsnittet av massetallene for dens naturlig forekommende isotoper. Ofte inneholder det resulterende tallet et desimal. Atommassen til klor (Cl) er for eksempel 35,45 amu fordi klor består av flere isotoper, noen (majoriteten) med en atommasse på 35 amu (17 protoner og 18 nøytroner) og noen med en atommasse på 37 amu. (17 protoner og 20 nøytroner).
Gitt et atomnummer (Z) og massetall (A), kan du finne antall protoner, nøytroner og elektroner i et nøytralt atom. For eksempel inneholder et litiumatom (Z = 3, A = 7 amu) tre protoner (funnet fra Z), tre elektroner (ettersom antall protoner er lik antall elektroner i et atom) og fire nøytroner (7 – 3 = 4).