Inleiding tot chemie
Leerdoel
- Bepaal de relatie tussen het massagetal van een atoom, zijn atoomnummer, zijn atomaire massa en zijn aantal subatomaire deeltjes
Sleutelpunten
- Neutrale atomen van elk element bevatten een gelijk aantal protonen en elektronen.
- Het aantal protonen bepaalt de atoomnummer en wordt gebruikt om het ene element van het andere te onderscheiden.
- Het aantal neutronen is variabel, wat resulteert in isotopen, dit zijn verschillende vormen van hetzelfde atoom die alleen variëren in het aantal neutronen dat ze bezitten.
- Samen bepalen het aantal protonen en het aantal neutronen het massagetal van een element.
- Aangezien de isotopen van een element enigszins verschillende massagetallen hebben, wordt de atomaire massa berekend door het gemiddelde te verkrijgen van de massagetallen voor zijn isotopen.
Termen
- atomaire massa De gemiddelde massa van een atoom, rekening houdend met al zijn natuurlijk voorkomende isotopen.
- massagetal De som van de aantal protonen en het aantal neutronen in een atoom.
- atoomnummer Het aantal protonen in een atoom.
Atoomnummer
Neutrale atomen van een element bevatten een gelijk aantal protonen en elektronen. Het aantal protonen bepaalt het atoomnummer (Z) van een element en onderscheidt het ene element van het andere. Het atoomnummer (Z) van koolstof is bijvoorbeeld 6 omdat het 6 protonen heeft. Het aantal neutronen kan variëren om isotopen te produceren, dit zijn atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen. Het aantal elektronen kan ook verschillen in atomen van hetzelfde element, waardoor ionen (geladen atomen) ontstaan. IJzer, Fe, kan bijvoorbeeld bestaan in zijn neutrale toestand, of in de +2 en +3 ionische toestanden.
Massagetal
Het massagetal (A) van een element is de som van het aantal protonen en het aantal neutronen. De kleine bijdrage van massa van elektronen wordt buiten beschouwing gelaten bij het berekenen van het massagetal. Deze benadering van massa kan worden gebruikt om eenvoudig te berekenen hoeveel neutronen een element heeft door simpelweg het aantal protonen af te trekken van het massagetal. Protonen en neutronen wegen beide ongeveer één atomaire massa-eenheid of amu. Isotopen van hetzelfde element hebben hetzelfde atoomnummer maar verschillende massagetallen.
Wetenschappers bepalen de atoommassa door het gemiddelde van de massagetallen te berekenen voor de natuurlijk voorkomende isotopen. Vaak bevat het resulterende nummer een decimaal. De atoommassa van chloor (Cl) is bijvoorbeeld 35,45 amu omdat chloor is samengesteld uit verschillende isotopen, sommige (de meerderheid) met een atoommassa van 35 amu (17 protonen en 18 neutronen) en sommige met een atoommassa van 37 amu. (17 protonen en 20 neutronen).
Gegeven een atoomnummer (Z) en massagetal (A), kun je het aantal protonen, neutronen en elektronen in een neutraal atoom vinden. Een lithiumatoom (Z = 3, A = 7 amu) bevat bijvoorbeeld drie protonen (gevonden vanaf Z), drie elektronen (aangezien het aantal protonen gelijk is aan het aantal elektronen in een atoom) en vier neutronen (7 – 3 = 4).