Загрузить PDF
Загрузить PDF
В атомах одного и того же элемента число протонов неизменно, в то время как число нейтронов может меняться. Зная, сколько нейтронов содержится в конкретном атоме, вы сможете определить, является ли он обычным атомом или изотопом, который будет иметь меньшее или большее количество нейтронов.[1]
Определить количество нейтронов в атоме — довольно просто. Все, что вам нужно сделать для расчета количества нейтронов в атоме или изотопе, — это следовать нашим инструкциям и держать под рукой периодическую таблицу.
-
1
Найдите элемент в периодической таблице. Для примера мы будем рассматривать осмий (Os), который находится в шестом периоде (шестой ряд сверху).
-
2
Найдите атомный номер элемента. Это, как правило, наиболее заметное число в ячейке элемента и обычно находится над его символом (в варианте периодической системы, которую мы используем в нашем примере, других номеров и нет). Атомный номер — это количество протонов в одном атоме этого элемента. Для осмия это число 76, то есть в одном атоме осмия содержится 76 протонов.
- Число протонов неизменно, именно оно и делает элемент элементом.
-
3
Найдите атомную массу элемента. Это число обычно находится под символом элемента. Обратите внимание, что в варианте периодической системы в нашем примере атомная масса не приведена (это не всегда так; во многих вариантах периодической системы атомная масса указана). Атомная масса осмия — 190,23.
-
4
Округлите атомную массу до ближайшего целого числа. В нашем примере 190,23 округляется до 190.
- Атомная масса — среднее число изотопов конкретного элемента, обычно она не выражается целым числом.
-
5
Вычтите атомный номер из атомной массы. Поскольку абсолютная часть атомной массы приходится на протоны и нейтроны, вычитание числа протонов (то есть атомного номера, который равен числу протонов) из атомной массы дает число нейтронов в атоме. Цифры после десятичной запятой относятся к очень малой массе электронов в атоме. В нашем примере: 190 (атомный вес) — 76 (число протонов) = 114 (число нейтронов).
-
6
Запомните формулу. Чтобы найти число нейтронов в будущем, просто используйте эту формулу:
-
N = M – n
- N = количество нейтронов
- M = атомная масса
- n = атомный номер
Реклама
-
N = M – n
-
1
Найдите элемент в периодической таблице. В качестве примера мы будем рассматривать изотоп углерода 14С. Поскольку неизотопный углерод 14С есть просто углерод С, найдите углерод в периодической таблице (второй период или второй ряд сверху).
-
2
Найдите атомный номер элемента. Это, как правило, наиболее заметное число в ячейке элемента и обычно находится над его символом (в варианте периодической системы, которую мы используем в нашем примере, других номеров и нет). Атомный номер – это количество протонов в одном атоме этого элемента. Углерод находится под номером 6, то есть один атом углерода имеет шесть протонов.
-
3
Найдите атомную массу. В случае изотопов делать это очень просто, так как они названы в соответствии с их атомной массой. В нашем случае у углерода 14С атомная масса равна 14. Теперь мы знаем атомную массу изотопа; последующий процесс расчета такой же, как и для определения числа нейтронов в атомах (не изотопах).
-
4
Вычтите атомный номер из атомной массы. Поскольку абсолютная часть атомной массы приходится на протоны и нейтроны, вычитание числа протонов (то есть атомного номера, который равен числу протонов) из атомной массы дает число нейтронов в атоме. В нашем примере: 14 (атомная масса) — 6 (число протонов) = 8 (число нейтронов).
-
5
Запомните формулу. Чтобы найти число нейтронов в будущем, просто используйте эту формулу:
-
N = M – n
- N = количество нейтронов
- M = атомная масса
- n = атомный номер
Реклама
-
N = M – n
Советы
- Протоны и нейтроны составляют практически абсолютную массу элементов, в то время как электроны и прочие частицы составляют крайне незначительную массу (эта масса стремится к нулю). Так как один протон имеет примерно ту же массу, что и один нейтрон, а атомное число представляет собой число протонов, то можно просто вычесть число протонов от общей массы.
- Осмий — металл в твердом состоянии при комнатной температуре, получил свое название от греческого слова «osme» — запах.
- Если вы не уверены, что значит какое-то число в периодической таблице, запомните: таблица, как правило, строится вокруг атомного номера (то есть числа протонов), который начинается с 1 (водород) и растет на одну единицу слева направо, заканчиваясь на 118 (Оганесон). Это потому, что число протонов в атоме определяет сам элемент и такое число — наиболее легкий способ систематизации элементов (например, атом с 2 протонами — всегда гелий, так же, как и атом с 79 протонами — всегда золото).
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 193 556 раз.
Была ли эта статья полезной?
Для того чтобы это сделать вам нужно знать 3 вещи:
- Как определить число протонов и нейтронов в атоме?
- Как определить общее число электронов в атоме?
- Что такое изотоп.
Вкратце напомню.
Число протонов и электронов в атоме одинаково и равно порядковому номеру элемента в периодической таблице.
Число нейтронов вычисляется по формуле:
N = A — Z
Где N — число нейтронов, A — атомная масса элемента (в целых числах), Z — заряд ядра атома (число протонов) или порядковый номер атома в периодической таблице Менделеева.
Что такое изотоп?
Изотопы это разновидности атомов химического элемента, которые имеют одинаковый заряд ядра (порядковый номер в таблице), но разные массовые числа.
Проще говоря, у изотопов в ядре атома одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.
Таким образом, число протонов и электронов у изотопов такое же, как и у обычных атомов, разница лишь в количестве нейтронов.
Примеры
Сколько электронов, протонов и нейтронов содержит атом изотопа титана 50Ti?
Титан имеет порядковый номер 22. Значит в ядре содержится 22 протона, а в атоме 22 электрона.
Число нейтронов: N = 50 – 22 = 28 нейтронов.
Сколько электронов содержит нейтральный атом изотопа полония?
В данном случае нам даже не нужно знать массовое число изотопа, т.к. речь идет только об электронах. Порядковый номер полония 84, значит в ядре атома 84 протона, а в атоме 84 электрона.
Определите число протнов, нейтронов и электронов для изотопа 55Mn.
Порядковый номер марганца 25. Значит в ядре атома 25 протонов, а в атоме 25 электронов.
Найдем число нейтронов: N = 55 – 25 = 30 нейтронов.
Определите число протонов изотопа калия.
В этом случае массовое число изотопа не имеет значения, т.к. речь идет о протонах, число которых у изотопов одинаково. Калий имеет порядковый номер в таблице 19, значит у любого изотопа калия будет 19 протонов.
Похожие вопросы:
– Какие атомы имеют одинаковое число нейтронов?
– Как определить общее число электронов в атоме?
Мы знаем, что масса атома определяется массой ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, относительные массы которых равны (1). Масса ядра равна сумме масс протонов и нейтронов. Число протонов определяем по порядковому номеру элемента. Значит, число нейтронов в ядре можно найти, если от относительной атомной массы отнять порядковый номер.
Пример:
фтор — элемент № (9). Его относительная атомная масса равна (19).
В ядре атома фтора — (9) протонов и (19) (–) (9) (=) (10) нейтронов.
Рубидий — элемент № (37). Его относительная атомная масса равна (85).
В ядре атома рубидия — (37) протонов и (85) (–) (37) (=) (48) нейтронов.
Нуклиды
Вид атомов с определённым числом протонов и нейтронов в ядре называется нуклидом.
Нуклид обозначается следующим образом: внизу слева записывается число протонов (Z) (порядковый номер), вверху слева указывается массовое число (A) (сумма чисел протонов и нейтронов) —
RZA
, например:
C612
,
Se3479
.
Для обозначения нуклидов используют и другие способы записи:
углерод — (12),
C
— (12),
C12
;
селен — (79),
Se
— (79),
Se79
.
Изотопы
Атомы одного и того же химического элемента могут иметь разные массы. Существуют атомы водорода с массами (1), (2) и (3), атомы хлора с массами (35) и (37) и т. д.
Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие разные атомные массы, называют изотопами.
С учётом знаний о строении ядра это определение можно сформулировать по-другому.
Изотопы — разновидности атомов с одинаковым числом протонов в ядре (зарядом ядра), но разным числом нейтронов.
Значит, изотопы отличаются только числом нейтронов.
Рис. (1). Изотопы водорода
Протоны определяют свойства атома, то есть придают ему индивидуальность. А нейтроны не влияют на свойства атома, а отражаются на его массе. Поэтому все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы.
Химический элемент — это вид атомов с определённым зарядом ядра.
Относительная атомная масса элемента
Большинство химических элементов существуют в виде смеси изотопов. Приведённая в Периодической таблице относительная атомная масса элемента — это средняя величина атомных масс всех его изотопов.
Пример:
определим относительную атомную массу хлора. (25) % его атомов — это атомы с массой (37), а (75) % — с массой (35). Найдём среднее значение:
·25+35
·75)100
= 35,5.
Источники:
Рис. 1. Изотопы водорода © ЯКласс
В уроке 2 «Изотопы элементов» из курса «Химия для чайников» рассмотрим что такое изотопы элементов и как правильно их обозначают; кроме того мы научимся определять массовое число, дефект массы и энергию связи ядра. Данный урок полностью опирается на основы химии, изложенные в первом уроке, в котором мы рассмотрели строение атома и атомного ядра, поэтому настоятельно вам рекомендую его изучить от корки до корки.
Что такое изотоп?
Хотя все атомы одного элемента имеют одинаковое число протонов, эти атомы могут отличаться числом имеющихся у них нейтронов. Такие различные атомы одного и того же элемента называются изотопами. Количество протонов, а также количество электронов у изотопа и исходного элемента совпадает. По этой причине в природе существует гораздо больше химических элементов, чем указано в таблице Менделеева, которая систематизирует элементы по числу протонов (порядковый номер).
Например, все атомы Li имеют 3 протона, но в природе существуют изотопы, содержащие от 3 до 5 нейтронов. Для обозначения изотопа, слева от символа элемента подписывают нижним индексом его порядковый номер, а верхним — массовое число. Массовое число — это суммарное число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре, численно близкое к атомной массе элемента. Нижний индекс, обозначающий порядковый номер элемента, указывать не обязательно, так как все атомы лития имеют в своем ядре по 3 протона. Также, обсуждая эти изотопы, можно пользоваться записью «литий-6» и «литий-8».
На рисунке выше изображен состав четырех изотопов гелия (Не). Все атомы гелия содержат два протона (и, следовательно, два электрона), но число нейтронов у них может быть разным. В природе большинство атомов гелия имеет два нейтрона (гелий-4) и реже одного раза на миллион встречаются атомы гелия с одним нейтроном (гелий-3). Другие изотопы гелия — гелий-5 , гелий-6 и гелий-8 (не показанный на рисунке) — неустойчивы и обнаруживаются лишь на очень непродолжительное время в ядерных реакциях (подробнее об этом будем говорить еще не скоро). Размеры ядер на рисунке очень сильно увеличены. Если бы они были такими, как это показано на рисунке, диаметр атома должен был достигать примерно 0,5 км.
Пример 1. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме урана-238? Запишите символ этого изотопа.
Решение: Порядковый номер урана (см. таблицу Менделеева) равен 92, а массовое число изотопа равно 238 (по условию). Следовательно, он содержит 92 протона, 92 электрона и 238 — 92 = 146 нейтронов. Его символ 238U.
Дефект массы и энергия связи ядра
Затронув тему изотопов, нельзя пройти мимо феномена дефект массы ядра. Когда из отдельных нуклонов образуется атомное ядро, часть их массы превращается в энергию. Другими словами, вот взяли вы щепотку протонов и нейтронов, хорошенько их смяли вместе, и получили ядро, но его масса будет меньше массы исходных компонентов. Это и есть дефект масс. Формула для расчета дефекта массы ядра:
- ∆m=(Zmp+Nmn)-Mя
где Mя – масса ядра, Z – число протонов в ядре, N – число нейтронов в ядре, mp – масса протона, mn – масса нейтрона.
Если к атому подвести энергию (которая эквивалентна дефекту масс), то можно разделить его ядро обратно на нуклоны. Эта энергия носит название энергия связи ядра. Формула для расчета энергии связи ядра:
- ∆Eсв=∆mc2
где с — скорость света, ∆m — дефект массы ядра
Проверьте себя, как вы усвоили понятия дефект массы и энергия связи ядра, самостоятельно решив задачу пользуясь формулами выше.
Пример 2. Если образовать атом углерода-12 из субатомных частиц, какое значение будет иметь дефект масс?
Показать
Ответ: 0,0990 а.е.м.
[свернуть]
Теперь нам известно, что каждый изотоп элемента характеризуется порядковым номером (суммарным числом протонов), массовым числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомной массой (массой атома, выраженной в атомных единицах массы). Поскольку дефект массы при образовании атома очень мал, массовое число обычно совпадает с атомной массой изотопа, округленной до ближайшего целого числа. (Например, атомная масса хлора-37 равна 36,966, что после округления дает 37.) Если в природе встречается несколько изотопов одного элемента, то экспериментально наблюдаемая атомная масса (естественная атомная масса) равна средневзвешенному значению атомных масс отдельных изотопов. Это средневзвешенное значение определяется соответственно относительному содержанию изотопов в природе. Хлор существует в природе в виде смеси из 75,53% хлора-35 (атомная масса 34,97 а.е.м.) и 24,47% хлора-37 (36,97 а.е.м.), поэтому средневзвешенное значение масс этих изотопов равно
- (0,7553·34,97 а.е.м.) + (0,2447·36,97 а.е.м.) = 35,46 а.е.м.
Атомные массы, указанные в таблице Менделеева представляют собой во всех случаях средневзвешенные значения атомных масс изотопов, встречающихся в природе, и именно этими значениями мы будем пользоваться в дальнейшем, за исключением тех случаев, когда будет обсуждаться какой-нибудь конкретный изотоп. Все изотопы одного элемента в химическом отношении ведут себя практически одинаково. На рисунке ниже изображены состав и свойства некоторые атомов, ионов и изотопов элементов.
Пример 3. Магний (Mg) в основном состоит из трех естественных изотопов: 78,70% всех атомов магния имеют атомную массу 23,985 а.е.м., 10,13% — 24,986 а.е.м. и 11,17% — 25,983 а.е.м. Сколько протонов и нейтронов содержится в каждом из этих трех изотопов? Чему равно средневзвешенное значение их атомных масс?
Решение: Все изотопы магния содержат по 12 протонов. Изотоп с атомной массой 23,985 а.е.м. имеет массовое число 24 (суммарное число протонов и нейтронов), следовательно, он имеет 24 — 12 = 12 нейтронов. Символ этого изотопа 24Mg. Аналогично находим, что изотоп с атомным весом 24,986 а.е.м. имеет массовое число 25, содержит 13 нейтронов и имеет символ 25Mg. Третий изотоп (25,983 а.е.м.) имеет массовое число 26, содержит 14 нейтронов и имеет символ 26Mg. Средняя атомная масса магния находится следующим образом:
- (0,7870·23,985 а.е.м.) + (0,1013·24,986 а.е.м.) + (0,1117·25,983 а.е.м.) = 24,31 а.е.м.
Надеюсь урок 2 «Изотопы элементов» помог вам понять что из себя представляют изотопы. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Как найти нейтроны
Под запросом “Как найти нейтроны” понимается метод поиска числа нейтронов в атоме. Нейтрон – это тяжелая частица, которая не имеет электрического заряда и вместе с протоном составляет атомное ядро элемента. Число нейтронов в атоме определяется с помощью таблицы Менделеева.
1
Как найти нейтроны – ищем число нейтронов в атомах
- Берем таблицу Менделеева и находим нужный элемент.
- Как вы знаете, химические элементы расположены не случайным образом. Порядковый номер элемента соответствует числу протонов, находящихся в одном атоме элемента – атомному номеру. Вот он нам и нужен. Это самое крупное число в ячейке, его нетрудно обнаружить, так как элементы следуют друг за другом практически по порядку (по возрастанию).
- Запоминаем атомный номер.
- Находим массу атома. Это значение также располагается в ячейке элемента периодической системы, чье количество нейтронов мы ищем. Как правило, масса записана более мелким шрифтом, чем номер атома, в виде десятичной дроби. У более сложных элементов заключена в квадратные скобки.
- Для расчетов атомную массу округляем до целого числа.
- Так как ядро атома состоит из нейтронов и протонов, то путем вычитания из массы атома протонов (атомного номера), мы получим величину содержания нейтронов в атоме данного элемента.
2
Как найти нейтроны – пример
- Например, нам нужно найти, сколько нейтронов находится в атоме Циркония.
- Будем использовать формулу: N = M – n, где:
М – атомная масса, n – атомный номер (число протонов), N – число нейтронов.
- Находим Цирконий в таблице Менделеева, для химических расчетов она всегда должна быть под рукой.
- Его атомная масса равна 91,22, округляем до 91.
- Атомный номер равен 40.
- Получаем, что в атоме Циркония находится 51 (N = 91 – 40) нейтрон.
3
Как найти нейтроны – находим сколько нейтронов у изотопов
- Изотопы – это разновидности одного и того же элемента, но имеющие различную массу атомов. Но атомный номер, который мы научились искать выше, у них совпадает.
- Нужно знать, что все изотопы определенного элемента помещаются в одну ячейку в таблице Менделеева.
- Раз атомный номер у изотопов одного и того же элемента совпадает, значит нам нужно лишь найти атомную массу для расчета величины нейтронов.
- Атомную массу изотопа найти очень просто – она заключена в самом названии изотопа. Например, О-16, О-17, О-18 – изотопы кислорода с атомной массой 16, 17 и 18 соответственно. Иногда атомную массу записывают как верхний индекс слева от символа хим. элемента.
- Таким образом, нам известны все составляющие для формулы. Нам не составит труда вычислить, какое количество нейтронов находится в изотопе.
4
Как найти нейтроны – пример, изотоп О-17
- Атомный номер всех изотопов кислорода, как и самого элемента равен 8.
- Атомная масса указана в названии изотопа – она равна 17.
- Вычисляем по формуле N = M – n, что количество нейтронов в атоме изотопа О-17 равно 9 (17 – 8).
Теперь вы знаете, как рассчитать число нейтронов в атоме любого элемента и изотопа. Конечно, для расчетов вам всегда понадобится иметь под рукой периодическую таблицу Менделеева.