Chemija · Pamoka
Atomai, branduoliai, elektronai ir izotopai
Apibūdinkite atomą ar joną pagal trijų rūšių dalelių skaičius. Atskirkite naudingą dalelių apskaitos modelį nuo vaizdo, kaip atomas iš tikrųjų atrodo.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Pagal izotopą ir krūvį nustatyti protonų, neutronų ir elektronų skaičius.
- Atskirti atominį skaičių nuo masės skaičiaus.
- Nurodyti, ko neparodo dalelių schema.
Pradėkite nuo trijų skaičių
Atomą sudaro mažas branduolys ir su juo susiję elektronai. Branduolyje yra protonų, o daugumos izotopų branduoliuose – ir neutronų. Protonas turi vieną teigiamąjį elementarųjį krūvį, o elektronas – vieną neigiamąjį elementarųjį krūvį. Bendrasis neutrono elektros krūvis lygus nuliui. Šie pavadinimai reiškia skirtingas daleles, o ne tris to paties objekto spalvas. Vandenilis-1 yra svarbi įprasto branduolio, sudaryto iš protonų ir neutronų, vaizdinio išimtis: jo branduolyje yra vienas protonas ir nėra neutronų.
Pradinei dalelių apskaitai protonus, neutronus ir elektronus skaičiuokite atskirai. Neutraliame atome protonų ir elektronų skaičiai yra vienodi, todėl jų krūviai vienas kitą kompensuoja. Jei atomas netenka elektrono, protonų skaičius nepasikeičia, bet bendrasis krūvis tampa teigiamesnis. Dalelių skaičiai nusako sudėtį ir krūvį, tačiau išsamiai neapibrėžia energinės būsenos ar elektronų erdvinio pasiskirstymo.
Du skaičiai atsako į skirtingus klausimus
Atominis skaičius, žymimas Z, yra protonų skaičius. Jis lemia, kuriam cheminiam elementui priklauso atomas. Kiekvienas anglies atomas turi šešis protonus. Branduolys, turintis septynis protonus, priklauso azotui, net jei jo bendroji masė artima kurio nors anglies izotopo masei. Protonų skaičiaus pokytis yra branduolinis pokytis, o ne įprastai cheminei reakcijai būdingas elektronų persitvarkymas.
Masės skaičius, žymimas A, nurodo bendrą protonų ir neutronų skaičių viename branduolyje. Tai sveikasis skaičius: A = protonų skaičius + neutronų skaičius. Todėl neutronų skaičius yra A − Z. Pavadinimas „masės skaičius“ gali klaidinti: tai nėra tikslus atomo masės matas gramais ar daltonais. Matuojant tikrąsias mases, reikia atsižvelgti į branduolio ryšio energiją ir elektronų mases.
Žymėjimą skaitykite dalimis
Pavadinimas „anglis-13“ nurodo, kad tai anglies atomas, kurio masės skaičius yra 13. Kadangi anglies Z = 6, anglies-13 atome yra šeši protonai ir septyni neutronai. Neutralus anglies-13 atomas taip pat turi šešis elektronus. Išsamiame izotopo žymenyje masės skaičius gali būti rašomas cheminio elemento simbolio kairėje viršuje, o atominis skaičius – kairėje apačioje. Krūvis rašomas dešinėje viršuje.
Šį išdėstymą taikykite kaip kalbos taisyklę. Skaičius „13“ pavadinime „anglis-13“ nėra anglies atomų skaičius molekulėje. Cheminės formulės apatinis dešinysis indeksas atlieka kitą funkciją, kuri bus pristatyta vėliau. Kai paprastuoju tekstu negalima aiškiai perteikti izotopo žymėjimo, dviprasmybės gali padėti išvengti toks pavadinimas kaip „anglis-13, neutralus atomas“.
| Atomas | Protonai, Z | Neutronai, A − Z | Elektronai | Masės skaičius, A |
|---|---|---|---|---|
| Vandenilis-1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Anglis-12 | 6 | 6 | 6 | 12 |
| Anglis-13 | 6 | 7 | 6 | 13 |
Kiekviena eilutė apibūdina vieną neutralų atomą. Bendri kiekiai nurodo dalelių skaičių, o ne dalelių dydžius ar išmatuotas atomų mases.
Brėžinys – ribotas modelis
Mokomajame brėžinyje branduolys gali būti vaizduojamas spalvotais skrituliais, o aplink jį – taškais. Tai padeda suskaičiuoti krūvius ir atskirti branduolį nuo elektronų. Toks brėžinys nerodo tikrųjų dalelių spalvų, dydžių ar išmatuotų elektronų trajektorijų. Branduolys yra daug mažesnis už visą atomą; patogioje schemoje šis mastelis retai išlaikomas.
Elektronai aprašomi kvantiniais modeliais, kurie išsamiau nagrinėjami elektroninės sandaros skyriuje. Nupiešto taško nereikėtų suprasti kaip mažytės planetos, judančios apibrėžta apskritimine orbita. Kol kas remkitės patikimais skaičiavimo sąryšiais, o išsamaus elektronų pasiskirstymo klausimą palikite atvirą. Naudingas supaprastintas modelis nurodo ir tai, ką paaiškina, ir tai, ko neapima.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Iššifruokite anglies-13 žymėjimą
Kiek protonų, neutronų ir elektronų yra neutraliame anglies-13 atome?
- Kadangi tai anglis, protonų skaičius yra 6.
- Masės skaičius yra 13, todėl neutronų skaičius yra 13 − 6 = 7.
- Kad atomas būtų neutralus, šešiems teigiamiems protonų krūviams atsverti reikia šešių elektronų.
Šeši protonai, septyni neutronai ir šeši elektronai. Skaičius 13 apibūdina branduolį, o ne trylika anglies atomų.
Pabandykite patys
Ar kiekviename atome būtinai turi būti neutronas?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne. Vandenilis-1 neturi neutrono.
Jo branduolį sudaro vienas protonas; jo masės skaičius ir atominis skaičius abu lygūs 1.
Neutralaus deguonies-18 atomo Z = 8. Nurodykite jo neutronų ir elektronų skaičių.
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Neutronų – 10, elektronų – 8.
A − Z = 18 − 8 = 10; kadangi atomas neutralus, elektronų skaičius lygus Z.
Ar A = 13 reiškia tikslią 13 Da atominę masę?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne. A yra dalelių skaičius.
Tikroji atominė masė nustatoma matuojant ir paprastai nėra lygi sveikajam masės skaičiui.
Piešinyje elektronas pavaizduotas ant apskritimo. Ar šis piešinys patvirtina, kad išmatuota elektrono orbita yra apskritiminė?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Ne.
Piešinys yra supaprastintas atvaizdas. Elektronų pasiskirstymui reikia kvantinio aprašymo.
Ką verta įsidėmėti
- Z nurodo protonų skaičių ir nusako, koks tai cheminis elementas.
- A nurodo bendrą protonų ir neutronų skaičių viename branduolyje.
- Neutraliuose atomuose protonų ir elektronų skaičius yra vienodas.
- Dalelių vaizdus naudokite pagal nurodytą paskirtį, atsižvelgdami į jų mastelio ir elektronų orbitų vaizdavimo ribotumus.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.