Як дізнатися, скільки протонів, нейтронів та електронів міститься в ізотопах?

Матерія буває різних розмірів, форм та кольорів. Розглянемо хлор, жовтий газ чи свинець, сіро-чорна тверда речовина чи ртуть, сріблясту рідину. Три абсолютно різні елементи, кожен матеріал зроблений тільки з одного виду атома. Відмінності в матерії зводяться до найменших відмінностей у будові атома.

TL; DR (занадто довго; не читав)

Зрозумійте, що ізотопи елемента мають різні масові числа, але однакову кількість протонів. Використовуючи періодичну таблицю, знайдіть атомний номер елемента. Атомний номер дорівнює числу протонів. У збалансованому атомі число електронів дорівнює числу протонів. У неврівноваженому атомі число електронів дорівнює числу протонів плюс протилежність заряду іона. Розрахуйте кількість нейтронів, віднімаючи атомний номер із масового числа. Якщо масове число певного ізотопу невідоме, використовуйте атомну масу з Періодичної таблиці, округлену до найближчого цілого числа, мінус атомне число, щоб знайти середнє нейтронів для елемента.

Структура атомів

Три основні частинки утворюють кожен атом. Протони та кластери нейтронів у ядрі в центрі атома. Електрони утворюють хмару навколо ядра. Протони та нейтрони становлять масу атомів. Електрони, незначні порівняно з протонами та нейтронами, роблять дуже невеликий внесок у загальну масу атомів.

Атоми та ізотопи

Атоми того самого елемента мають однакову кількість протонів. Усі атоми міді мають 29 протонів. Усі атоми гелію мають 2 протони. Ізотопи виникають, коли атоми одного й того самого елемента мають різні маси.Оскільки кількість протонів елемента не змінюється, різниця у масі виникає через різну кількість нейтронів. Мідь, наприклад, має два ізотопи, мідь-63 і мідь-65. Мідь-63 має 29 протонів та масове число 63. Мідь-65 має 29 протонів та 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 метод написання формули для ізотопу показує назву елемента або символ, за яким слідує масове число, наприклад, гелій-4 або гелій-4. Інша стенографічна ідентифікація ізотопів показує масове число як верхній індекс і атомний номер як нижній індекс, показані обидва перед атомним символом. Наприклад, 4 ₂ He вказує на ізотоп гелію з масовим числом 4.

Періодична таблиця елементів

Розташування Періодичної таблиці елементів надає важливу інформацію визначення кількості протонів, нейтронів і електронів в атомах. Сучасна періодична таблиця розміщує елементи в порядку їх протонів. Перший елемент на столі, водень має один протон. Останній елемент (принаймні зараз) на столі, Oganesson або Ununoctium, має 118 протонів.

Скільки протонів?

Атомний номер у періодичній таблиці визначає кількість протонів у будь-якому атомі цього елемента. Мідь з атомним номером 29 має 29 протонів. Пошук атомного номера елемента показує кількість протонів.

Скільки нейтронів?

Різниця між ізотопами елемента залежить кількості нейтронів. Щоб знайти число нейтронів в ізотопі, знайдіть масове число ізотопу та атомний номер. Атомний номер чи кількість протонів знаходиться у періодичній таблиці.Атомна маса, також знайдена в періодичній таблиці, є середньозваженим значенням всіх ізотопів елемента. Якщо ізотоп не ідентифікований, атомна маса може бути округлена до найближчого цілого числа та використана для визначення середньої кількості нейтронів.

Наприклад, атомна маса ртуті становить 200, 592. У ртуті є кілька ізотопів з масовими числами в діапазоні від 196 до 204. Використовуючи середню атомну масу, обчисліть середнє число нейтронів, спочатку округливши атомну масу від 200, 592 до 201. , 80, з атомної маси, 201-80, щоб знайти середню кількість нейтронів, 121.

Якщо відомо масове число ізотопу, можна розрахувати фактичну кількість нейтронів. Використовуйте ту ж саму формулу, масове число мінус атомний номер, щоб розрахувати кількість нейтронів. У разі ртуті найпоширенішим ізотопом є ртуть-202. Використовуйте рівняння, 202-80 = 122, щоб знайти, що ртуть-202 має 122 нейтрони.

Скільки електронів?

Нейтральний ізотоп не має заряду, це означає, що позитивний та негативний заряди збалансовані у нейтральному ізотопі. У нейтральному ізотопі число електронів дорівнює числу протонів. Подібно до знаходження числа протонів, знаходження числа електронів у нейтральному ізотопі вимагає знаходження атомного номера елемента.

В іоні, ізотопі з позитивним або негативним зарядом, число протонів не дорівнює числу електронів. Якщо кількість протонів перевищує кількість електронів, ізотоп має більше позитивних зарядів, ніж негативних. Інакше кажучи, число протонів перевищує число електронів те саме число, як і позитивний заряд. Якщо кількість електронів перевищує кількість протонів, іонний заряд буде негативним.Щоб знайти число електронів, додайте протилежність дисбалансу заряду до протонів.

Наприклад, якщо ізотоп має заряд -3, як із фосфором (атомне число 15), то число електронів на три більше, ніж число протонів. Розрахунок кількості електронів тоді стає 15+(-1)(-3) або 15+3=18, або 18 електронів. Якщо ізотоп має заряд +2, як і стронцію (атомний номер 38), то число електронів на два менше числа протонів. У цьому випадку розрахунок стає 38+(-1)(+2)=38-2=36, тому іон має 36 електронів. Звичайне скорочення іонів показує дисбаланс зарядів як верхнього індексу, наступного за символом атома. У прикладі з фосфором іон буде записаний як P-3.

Які заряди протонів, нейтронів та електронів?

Атоми складаються з трьох по-різному заряджених частинок: позитивно зарядженого протона, негативно зарядженого електрона та нейтрального нейтрона.

Розташування протонів, нейтронів та електронів у структурі атома

Ви можете порівняти структуру атома із сонячною системою, де електрони обертаються навколо ядра приблизно так само, як планети, що обертаються навколо Сонця. Сонце - найважча річ у сонячній системі, і ядро ​​утримує більшу частину маси атома. У сонячній системі гравітація утримує планети в них.

Як знайти кількість нейтронів, протонів та електронів для атомів, іонів та ізотопів

Число протонів і електронів в атомах та ізотопах дорівнює атомному номеру елемента. Розрахуйте кількість нейтронів, віднімаючи атомний номер із масового числа. У іонах число електронів дорівнює числу протонів плюс число, протилежне заряду іонів.