Атомное и массовое число

Атомный номер

Атомный номер данного элемента обозначается символом Z. Как говорилось выше, атомный номер атома — это количество протонов, содержащихся в его ядре. Следовательно, все атомы одного и того же элемента имеют одинаковый атомный номер. Ниже приведен пример в таблице элементов:

Субатомные частицы

Проще говоря, субатомные частицы — это частицы размером меньше атома. Протоны, электроны и нейтроны — это три субатомные частицы, присутствующие в атомах, каждая из которых определяется своим зарядом, массой и местоположением.

Протоны имеют положительный заряд +1 и атомную массу 1 атомную единицу массы. Они присутствуют в ядре атома.
Электроны имеют отрицательный заряд -1 и атомную массу практически 0 атомных единиц массы. Они настолько малы, что практически не имеют массы. Они путешествуют за пределами ядра атома по разным маршрутам, называемым орбиталями.
Нейтроны не имеют заряда и имеют атомную массу около одной атомной единицы массы. Они присутствуют в ядре.

Нуклон может быть протоном или нейтроном и является частью ядра атома.

Имя Расположение Заряд Масса
Протон Ядро +1 1 а.е.м.
Нейтрон Ядро 0 1 а.е.м.
Электрон Орбитали -1 0 а.е.м.

Как найти атомный номер

Z можно найти, взглянув на периодическую таблицу Менделеева, в которой элементы располагаются по возрастанию атомного номера слева направо и сверху вниз. Не существует математического выражения для определения атомного номера; это просто количество протонов в атоме. Количество электронов и нейтронов не имеет значения для его определения. Однако важно отметить, что нейтральный атом имеет столько же электронов, сколько и его атомный номер.

В периодической таблице Z данного элемента — это целое число, указанное непосредственно над или под символом элемента атома. Например, ниже представлен символ углерода в таблице Менделеева. Углерод представлен символом C. Над символом элемента C находится число 6. Все атомы элемента  углерода имеют в ядре 6 протонов. Таким образом, атомный номер углерода равен 6. Можно также сказать, что Z = 6 для углерода.

Кроме того, можно использовать индексы для представления символа элемента и атомного номера углерода в одном месте. В этом представлении слева от символа углерода можно было бы написать нижний индекс шесть. Нижний индекс может использоваться для обозначения углерода, как показано ниже:

Другим примером может быть атом элемента Кремний. В таблице Менделеева кремний имеет целое число 14 в левом верхнем углу. Таким образом, его Z равен 14, что означает, что все атомы кремния имеют в ядре 14 протонов.

Элемент Атомный номер
Хлор Cl 17
Кислород O2 8
Углерод C 6
сера S 16
Фтор F 9
Кальций Ca 20
Азот A 7
Бром Br 35
Железо Fe 26

Массовое число

Массовое число атома — это сумма протонов и нейтронов в его ядре. Массовое число обозначается символом А. Формула массового числа:

А = Протоны + Нейтроны

Массовое число не обязательно одинаково для всех атомов данного элемента. Когда это происходит, атом называют изотопом. Изотопы — это атомы одного и того же элемента с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов в ядрах.

Например, некоторые атомы элемента углерода имеют в своих ядрах шесть нейтронов, тогда как некоторые — 7. Все эти атомы углерода будут иметь атомный номер 6, потому что у них есть 6 протонов. Однако эти разные атомы будут иметь массовые числа 12 и 13 соответственно и будут символически представлены как углерод-12 и углерод-13. А основано на изотопе данного атома и также известно как изотопная масса.

Атомная масса измеряется в атомных единицах массы, и каждый протон или нейтрон весит одну атомную единицу массы (или а.е.м.) каждый. Например, углерод-12 имеет атомную массу 12 а.е.м.

Массовое число алюминия равно 27.

Как найти массовое число

Массовое число атома – это число его нуклонов. А невозможно найти, глядя на таблицу Менделеева; однако можно использовать таблицу Менделеева, чтобы определить количество протонов, которые имеет данный элемент. Однако, чтобы определить массовое число конкретного атома, необходимо знать количество нейтронов, которые имеет атом. Это связано с тем, что атомы разных изотопов имеют разные нейтроны и не представлены в таблице Менделеева.

Давайте рассмотрим пример с использованием кремния и разберемся как найти массовой число. Кремний имеет номер 14 как единственное целое число рядом с ним в таблице Менделеева, что означает, что кремний имеет атомный номер 14 и имеет 14 протонов в своем ядре. Итак, в этом примере кремний имеет в своем ядре 15 нейтронов, что указывает на данный изотоп кремния, не представленный в периодической таблице.

Тогда этот изотоп кремния имеет в своем ядре 14+15 частиц и, таким образом, массовое число 29. Следовательно, можно было бы представить этот атом кремния с описанием кремний-29. А, как и Z, измеряется в атомных единицах массы.

Представление элемента

Элемент может быть представлен несколькими различными способами. Одним из таких представлений является А элемента. Например, атом кислорода с 8 протонами и восемью нейтронами будет называться кислородом-16.

Другое представление кислорода могло бы заключаться в визуальном представлении как атомных, так и массовых номеров. Например, можно описать кислород-16 с помощью символа элемента кислорода, атомного номера кислорода в виде нижнего индекса слева и А кислорода в виде верхнего индекса справа.

кислород, как видно из таблицы Менделеева

Изображение кислорода-16 с указанием атомного номера и массового числа.

По массовому числу элемента можно определить количество нейтронов, которые имеет этот элемент. Идентичность элемента подразумевает количество протонов, и, таким образом, из массового числа можно вычесть Z, чтобы определить количество нейтронов в ядре атома.

Атомный номер и Массовое число

Атомный номер и массовое число имеют четкую взаимосвязь и некоторые заметные различия. Z и А относятся к субатомным частицам в ядре атома и в некоторых обстоятельствах могут использоваться для расчета друг друга. Однако атомные номера и массовые числа имеют несколько заметных различий, поскольку они измеряют разные вещи.

Отношение

Оба учитывают количество протонов, присутствующих в данном элементе. Атомный номер — это просто количество протонов в данном элементе (Z), а А — это количество протонов + нейтронов в атоме элемента (А). Массовое число и Z можно описать по отношению друг к другу с помощью формул.

A = Z + количество нейтронов

Зная атомный и массовый номера данного атома, можно также вычислить количество нейтронов. Это можно сделать, преобразовав приведенную выше формулу в

Число нейтронов = Z — A

Различия

Атомные и массовые числа имеют четкую связь друг с другом, но не являются одним и тем же. Атомный номер является фундаментальным свойством данного элемента. Это означает, что любой атом этого элемента имеет одинаковый Z. Их Z определяет элементы; таким образом, если у человека есть атом определенного элемента, он может автоматически узнать, сколько у него протонов и его атомный номер.

Напротив, А не является фундаментальным свойством данного элемента. Например, разные атомы одного и того же элемента могут быть разными изотопами и иметь разное количество нейтронов в ядрах. Из-за этого они имеют разные массовые числа, и поэтому А не определяется автоматически на основе его элементной идентичности. Вместо этого, чтобы найти массовое число, необходимо знать количество нейтронов, которые оно имеет.

Можно сделать предположение о массовом числе данного атома на основе вероятности. Многие элементы существуют только в нескольких стабильных изотопах, и эти разные изотопы существуют с известными частотами. Например, известно, что большинство атомов кислорода имеют восемь нейтронов и массовое число 16.

Наконец, изобары — это атомы разных элементов с одинаковой атомной массой. Эти атомы имеют разное количество протонов и нейтронов, которые составляют одну и ту же общую атомную массу. Они известны как изобары, потому что представляют собой определенные изотопы данного элемента. Например, углерод-14 и кислород-14 будут изобарами. Углерод-14 имеет 6 протонов и восемь нейтронов, а кислород-14 — 8 протонов и шесть нейтронов. Таким образом, хотя эти два изотопа имеют разное количество протонов и нейтронов, число нуклонов у них одинаковое.

Массовое число в сравнении атомной массы

Это последний момент, интересующий нас в этом уроке. Они оба учитывают количество протонов и нейтронов в атоме, но в разных масштабах.

Массовое число — это количество протонов и нейтронов в одном атоме. Атомная масса, напротив, представляет собой средневзвешенное А всех атомов элемента. Он рассчитывается на основе относительной частоты различных изотопов в природе. На примере углерода углерод существует только в виде изотопов углерод-12, углерод-13 и углерод-14. Углерод-12 на сегодняшний день является наиболее распространенным изотопом углерода. При расчете атомной массы углерода учитываются эти относительные частоты. Таким образом, атомная масса углерода составляет 12,011. Это одно из чисел, отображаемых рядом с углеродом в периодической таблице, и хотя массовое число не указано в периодической таблице рядом с символом элемента, атомная масса указана.

Краткие итоги урока

Атомы содержат субатомные частицы, известные как протоны, нейтроны и электроны.

  • Протон — субатомная частица с положительным зарядом и массой 1 а.е.м. в ядре атома.
  • Нейтрон — это субатомная частица без заряда и массой 1 а.е.м. в ядре атома.
  • Электрон — это субатомная частица с отрицательным зарядом и не имеющая веса вне ядра атома.

Атомный номер определяется как количество протонов в ядре данного атома.

  • Все атомы данного элемента имеют одинаковый Z.
  • Атомный номер обозначается символом Z и его можно найти в таблице Менделеева.
  • Массовое число А – это количество протонов и нейтронов в ядре атома.

Массовое число измеряется в атомных единицах массы и обозначается символом A.

  • А атома не указано в таблице Менделеева и зависит от изотопа атома.
  • Изотопы – это атомы одного и того же элемента с разным числом нейтронов в ядрах. Средневзвешенное массовое число изотопов в данном элементе известно как атомная масса элемента.
  • Атомная масса данного элемента указана в таблице Менделеева.
Поделитесь материалом
Автор статьи: Сергей Попов
Сергей Попов
Автор научных трудов на тему социологии, психологии. Преподаватель литературы и истории. Доктор исторических наук.
Сергей Попов опубликовал статей: 13

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *