Wprowadzenie do chemii
Cel nauczania
- Określ związek między liczbą masową atomu, jego liczbą atomową, masą atomową i liczbą cząstek subatomowych
Kluczowe punkty
- Neutralne atomy każdego pierwiastka zawierają równą liczbę protonów i elektronów.
- Liczba protonów określa liczba atomowa i służy do odróżnienia jednego pierwiastka od drugiego.
- Liczba neutronów jest zmienna, co daje w wyniku izotopy, które są różnymi formami tego samego atomu, różniącymi się tylko liczbą neutronów, które posiadają.
- Razem liczba protonów i liczba neutronów określają liczbę masową pierwiastka.
- Ponieważ izotopy pierwiastka mają nieco inne liczby masowe, masę atomową oblicza się, uzyskując średnią liczby masowe jego izotopów.
Terminy
- masa atomowa Średnia masa atomu, z uwzględnieniem wszystkich jego naturalnie występujących izotopów.
- liczba masowa Suma liczba protonów i liczba neutronów w atomie.
- liczba atomowa Liczba protonów w atomie.
Liczba atomowa
Atomy obojętne pierwiastka zawiera równą liczbę protonów i elektronów. Liczba protonów określa liczbę atomową pierwiastka (Z) i odróżnia jeden pierwiastek od drugiego. Na przykład liczba atomowa węgla (Z) wynosi 6, ponieważ ma on 6 protonów. Liczba neutronów może się zmieniać w celu wytworzenia izotopów, które są atomami tego samego pierwiastka i mają różną liczbę neutronów. Liczba elektronów może być również różna w atomach tego samego pierwiastka, tworząc w ten sposób jony (atomy naładowane). Na przykład żelazo Fe może istnieć w stanie neutralnym lub w stanach jonowych +2 i +3.
Liczba masowa
Liczba masowa elementu (A) to suma liczby protonów i liczby neutronów. Mały udział masy elektronów jest pomijany przy obliczaniu liczby masowej. To przybliżenie masy można wykorzystać do łatwego obliczenia, ile neutronów ma pierwiastek, po prostu odejmując liczbę protonów od liczby masowej. Protony i neutrony ważą około jednej jednostki masy atomowej lub amu. Izotopy tego samego pierwiastka będą miały tę samą liczbę atomową, ale różne liczby masowe.
Naukowcy określają masę atomową, obliczając średnią liczb masowych jej naturalnie występujących izotopów. Często wynikowa liczba zawiera ułamek dziesiętny. Na przykład masa atomowa chloru (Cl) wynosi 35,45 amu, ponieważ chlor składa się z kilku izotopów, z których część (większość) ma masę atomową 35 amu (17 protonów i 18 neutronów), a część ma masę atomową 37 amu (17 protonów i 20 neutronów).
Biorąc pod uwagę liczbę atomową (Z) i liczbę masową (A), można znaleźć liczbę protonów, neutronów i elektronów w neutralnym atomie. Na przykład atom litu (Z = 3, A = 7 amu) zawiera trzy protony (znalezione na podstawie Z), trzy elektrony (ponieważ liczba protonów jest równa liczbie elektronów w atomie) i cztery neutrony (7 – 3 = 4).