Перейти к содержанию
Как определить количество протонов и электронов в ионах
На чтение 2 мин. Просмотров 312 Опубликовано 18.06.2021
Количество протонов и электронов в атоме или молекуле определяет его заряд и то, является ли он нейтральной разновидностью или ионом. Эта решенная химическая задача демонстрирует, как определить количество протонов и электронов в ионе. Что касается атомных ионов, следует помнить о следующих ключевых моментах:
- A нейтральный атом имеет такое же количество протонов и электронов. Это число является атомным номером элемента.
- положительно заряженный ион или катион имеет больше протонов, чем электронов. Номер протона – это атомный номер элемента, а номер электрона – это атомный номер за вычетом заряда.
- отрицательно заряженный ион или анион имеет больше электроны, чем протоны. Опять же, число протонов – это атомный номер. Число электронов – это атомный номер, добавленный к заряду.
Содержание
- Проблема с протонами и электронами
- Решение
- Ответ
- Протоны и электроны в многоатомных ионах
Проблема с протонами и электронами
Определите число протонов и электронов в ионе Sc 3+ .
Решение
Используйте Таблица Менделеева для определения атомного номера Sc (скандия). Атомный номер 21, что означает, что в скандии 21 протон.
В то время как нейтральный атом для скандия будет иметь такое же количество электронов, что и протоны, ион Показано, что у него заряд +3. Это означает, что у него на 3 электрона меньше, чем у нейтрального атома, или 21 – 3 = 18 электронов.
Ответ
Sc 3+ содержит 21 протон и 18 электронов.
Протоны и электроны в многоатомных ионах
Когда вы работаете с многоатомными ионами (ионами, состоящими из групп атомов), количество электронов больше суммы атомных номеров атомов для аниона и меньше этого значения для катиона.
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Протоны, нейтроны и электроны – основные частицы, из которых состоит атом. Протоны заряжены положительно, электроны – отрицательно, а нейтроны и вовсе не имеют заряда.[1]
Масса электронов очень мала, а масса протонов и нейтронов практически одинакова.[2]
На самом деле, найти в атоме количество протонов, нейтронов и электронов довольно просто, нужно только научиться ориентироваться по периодической таблице химических элементов Д.И.Менделеева.
-
1
Возьмите периодическую таблицу элементов. Это система, в которой элементы организованы в зависимости от их атомной структуры. Цветное одно- или двухбуквенное сокращение – это название элемента в сокращенном виде. В таблице также представлена информация об атомном номере элемента и атомной массе.[3]
- Таблицу Менделеева можно найти в учебнике по химии или в Интернете.
- Во время контрольных работ периодическую таблицу обычно предоставляют.
-
2
Найдите в таблице нужный вам элемент. Каждый элемент в таблице располагается под своим номером. Все элементы можно разделить на металлы, неметаллы и метоллоиды (полуметаллы). В этих группах элементы классифицируются еще на несколько групп: щелочные металлы, галогены, инертные газы.[4]
- Группы (столбцы) и периоды (строки) нужны для систематизации, по ним легко найти нужный вам элемент.
- Если вы ничего не знаете о нужном вам элементе, просто найдите его в таблице.
-
3
Найдите атомный номер элемента. Атомный номер обозначает число протонов в ядре атома.[5]
Атомный номер располагается над символом элемента, обычно в левом верхнем углу клетки. Он покажет вам, сколько протонов содержится в одном атоме элемента.- Например, Бор (В) обозначен в таблице под номером 5, поэтому у него 5 протонов.
-
4
Определите количество электронов. Протоны — это положительно заряженные частицы в ядре атома. Электроны представляют собой частицы, которые несут отрицательный заряд. Поэтому когда элемент находится в нейтральном состоянии, то есть его заряд будет равен нулю, число протонов и электронов будет равным.
- Например, Бор (В) обозначен в таблице под номером 5, поэтому можно смело утверждать, что у него 5 электронов и 5 протонов.
- Однако если элемент содержит отрицательный или положительный ион, то протоны и электроны не будут одинаковыми. Вам придется вычислить их. Число ионов выглядит как маленький, верхний индекс после элемента.
-
5
Найдите атомную массу элемента. Чтобы найти число нейтронов, вам сначала нужно вычислить атомную массу элемента. Атомная масса – это средняя масса атомов данного элемента, ее нужно рассчитывать. Имейте в виду, что у изотопов атомная масса отличается.[6]
. Атомная масса указана под символом элемента.- Округляйте атомную массу до ближайшего целого числа. Например, атомная масса бора = 10,811, соответственно, ее можно округлить до 11.
-
6
Вычтите из атомной массы атомный номер. Чтобы определить количество нейтронов, нужно вычесть атомный номер из атомной массы. Помните, что атомный номер — это число протонов, которое вы уже определили.[7]
- Возьмем наш пример с бором: 11 (атомная масса) – 5 (атомный номер) = 6 нейтронов.
Реклама
-
1
Определите число ионов. Ион — это атом, состоящий из положительно заряженного ядра, в котором находятся протоны и нейтроны, и отрицательно заряженных электронов. Атом несет нейтральный заряд, но заряд может быть положительным и отрицательным из-за электронов, которые атом может отдавать и принимать.[8]
Поэтому число протонов в атоме не меняется, а число электронов в ионе может меняться.- Электрон несет отрицательный заряд, поэтому если атом отдает электроны, то сам становится заряженным положительно. Когда атом принимает электроны, он становится отрицательно заряженным ионом.
- Например, у N3- заряд -3, а у Ca2+ заряд +2.
- Помните, если число ионов не указано в таблице, вам не нужно делать подобные вычисления.
-
2
Вычтите заряд из атомного номера. Если ион положительно заряжен, нужно вычесть из атомного номера заряд. Если у иона положительный заряд, значит, он отдал электроны. Чтобы подсчитать оставшееся число электронов, нужно вычесть заряд от атомного номера. Если ион заряжен положительно, значит, в нем больше протонов, чем электронов.
- Например, у Ca2+ заряд +2, поэтому можно сказать, что он отдал два электрона. Атомный номер кальция = 20, поэтому у его иона 18 электронов (20-2=18).
-
3
Если ион заряжен отрицательно, чтобы узнать число электронов, нужно добавить заряд к атомному номеру. Потому что ион стал отрицательным из-за того, что принял лишние электроны. Так что нужно просто прибавить заряд к атомному номеру, тогда вы получите число электронов. Разумеется, если ион заряжен отрицательно, то электронов в нем больше, чем протонов.
- Например, у N3- заряд -3, значит, азот получил три дополнительных электрона. Атомный номер азота 7, поэтому число электронов у азота = 10. (то есть 7+3=10).
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 956 052 раза.
Была ли эта статья полезной?
ЭЕ
Эдуард Евстигнеев
по таблице Менделеева сразу узнаешь число протонов…. если положительный ион, значит одного электрона не хватает, т. е. электронов на один меньше, чем протонов…. вобщем-то все из таблицы надо
Ион
Ион — это заряженная частица, образованная из молекулы или атома путём потери или приобретения одного электрона.
Отсюда следует, что в ионе количество протонов не равно количеству электронов.
После изучения статьи Вы узнаете, какими бывают заряженные частицы, что такое ионы, катионы и анионы, также
Вы сможете по номеру элемента узнать, каким зарядом он может обладать.
Число электронов в ионе
Количество электронов в нейтральном атоме равно количеству протонов в ядре, например, у хрома (24Cr)
24 протона, соответствено, вокруг ядра вращается 24 электрона. Как было рассказано в статье
«электронная конфигурация атома», каждый
электрон двигается по некой орбитали, то есть обладает заданным количеством энергии.
Если ион образован из-за потери электрона, то заряд иона становится положительным (электрон имеет отрицательный
заряд), схема для запоминания:
24Cr — e— = 24Cr + e+ = 24Cr+
24Cr — 3e— = 24Cr + 3e+ = 24Cr3+
Аналогично при присоединении электрона:
24Cr + e— = 24Cr — e+ = 24Cr—
24Cr + 3e— = 24Cr — 3e+ = 24Cr3-
Энергия ионизации
Если электрону сообщить достаточное количество энергии, то электрон «оторвётся» от атома. Чем ближе электрон
к ядру — тем сложнее его отрывать, а значит, больше энергии необходимо передать. Энергия, необходимая для отрыва
электрона, называется энергией ионизации или ионизационный потенциал (I). Значения I затабулированы и могут быть
найдены в различных справочниках.
| # | Элемент | Название | кДж/моль |
|---|---|---|---|
| 1 | H | Водород | 1312 |
| 2 | He | Гелий | 2373 |
| 3 | Li | Литий | 520 |
| 4 | Be | Бериллий | 899.5 |
| 5 | B | Бор | 801 |
| 6 | C | Углерод | 1086 |
| 7 | N | Азот | 1402 |
| 8 | O | Кислород | 1314 |
| 9 | F | Фтор | 1681 |
| 10 | Ne | Неон | 2080.7 |
| 11 | Na | Натрий | 495 |
| 12 | Mg | Магний | 738 |
| 13 | Al | Алюминий | 578 |
| 14 | Si | Кремний | 787 |
| 15 | P | Фосфор | 1012 |
| 16 | S | Сера | 1000 |
| 17 | Cl | Хлор | 1251 |
| 18 | Ar | Аргон | 1520.6 |
| 19 | K | Калий | 418.8 |
| 20 | Ca | Кальций | 590 |
| 21 | Sc | Скандий | 633.1 |
| 22 | Ti | Титан | 658.8 |
| 23 | V | Ванадий | 650.9 |
| 24 | Cr | Хром | 652.9 |
| 25 | Mn | Марганец | 717.3 |
| 26 | Fe | Железо | 762.5 |
| 27 | Co | Кобальт | 760.4 |
| 28 | Ni | Никель | 737.1 |
| 29 | Cu | Медь | 745.5 |
| 30 | Zn | Цинк | 906.4 |
| 31 | Ga | Галлий | 578.8 |
| 32 | Ge | Германий | 762 |
| 33 | As | Мышьяк | 947 |
| 34 | Se | Селен | 941 |
| 35 | Br | Бром | 1142 |
| 36 | Kr | Криптон | 1350.8 |
| 37 | Rb | Рубидий | 403 |
| 38 | Sr | Стронций | 549 |
| 39 | Y | Иттрий | 600 |
| 40 | Zr | Цирконий | 640.1 |
| 41 | Nb | Ниобий | 652.1 |
| 42 | Mo | Молибден | 684.3 |
| 43 | Tc | Технеций | 702 |
| 44 | Ru | Рутений | 710.2 |
| 45 | Rh | Родий | 719.7 |
| 46 | Pd | Палладий | 804.4 |
| 47 | Ag | Серебро | 731 |
| 48 | Cd | Кадмий | 867.8 |
| 49 | In | Индий | 558.3 |
| 50 | Sn | Олово | 709 |
| 51 | Sb | Сурьма | 834 |
| 52 | Te | Теллур | 869 |
| 53 | I | Иод | 1008 |
| 54 | Xe | Ксенон | 1170.4 |
| 55 | Cs | Цезий | 375.7 |
| 56 | Ba | Барий | 503 |
| 57 | La | Лантан | 538.1 |
| 58 | Ce | Церий | 534.4 |
| 59 | Pr | Празеодим | 527 |
| 60 | Nd | Неодим | 533.1 |
| 61 | Pm | Прометий | 540 |
| 62 | Sm | Самарий | 544.5 |
| 63 | Eu | Европий | 547.1 |
| 64 | Gd | Гадолиний | 593.4 |
| 65 | Tb | Тербий | 565.8 |
| 66 | Dy | Диспрозий | 573 |
| 67 | Ho | Гольмий | 581 |
| 68 | Er | Эрбий | 589.3 |
| 69 | Tm | Тулий | 596.7 |
| 70 | Yb | Иттербий | 603.4 |
| 71 | Lu | Лютеций | 523.5 |
| 72 | Hf | Гафний | 658.5 |
| 73 | Ta | Тантал | 761 |
| 74 | W | Вольфрам | 770 |
| 75 | Re | Рений | 760 |
| 76 | Os | Осмий | 840 |
| 77 | Ir | Иридий | 880 |
| 78 | Pt | Платина | 870 |
| 79 | Au | Золото | 890.1 |
| 80 | Hg | Ртуть | 1007.1 |
| 81 | Tl | Таллий | 589.4 |
| 82 | Pb | Свинец | 715.6 |
| 83 | Bi | Висмут | 703 |
| 84 | Po | Полоний | 812.1 |
| 85 | At | Астат | 890 |
| 86 | Rn | Радон | 1037 |
| 87 | Fr | Франций | 380 |
| 88 | Ra | Радий | 509.3 |
| 89 | Ac | Актиний | 499 |
| 90 | Th | Торий | 587 |
| 91 | Pa | Протактиний | 568 |
| 92 | U | Уран | 597.6 |
| 93 | Np | Нептуний | 604.5 |
| 94 | Pu | Плутоний | 584.7 |
| 95 | Am | Америций | 578 |
| 96 | Cm | Кюрий | 581 |
| 97 | Bk | Берклий | 601 |
| 98 | Cf | Калифорний | 608 |
| 99 | Es | Эйнштейний | 619 |
| 100 | Fm | Фермий | 627 |
| 101 | Md | Менделевий | 635 |
| 102 | No | Нобелий | 642 |
| 103 | Lr | Лоуренсий | 470 |
| 104 | Rf | Резерфордий | 580 |
| Таблица 1. Энергия ионизации, справочные данные |
Энергия сродства электрону
Также электроны могут присоединяться к атому, в процессе присоединения электрон выделяет энергию, такая энергия
называется энергией сродства электрону, для каждого электрона конкретного атома энергия сродства численно равна
и противоположна по знаку энергии ионизации, например, 17Cl, что бы оторвать 17й электрон у атома
хлора, необходимо сообщить ему 13 эВ, любой другой электрон, который присоединится на место 17го электрона
также выделит 13 эВ.
Катионы и анионы
Атомы, в которых количество протонов не равно количеству электронов называются ионами, поскольку электрон имеет
отрицательный заряд, то если электронов больше протонов, то суммарный заряд отрицательный: S2-
означает, что в данном атоме серы количество электронов больше чем протонов на два электрона. Соответственно,
если электронов меньше чем протонов, то суммарный заряд положительный и обозначается H+.
Отрицательно заряженные атомы называются анионами, положительно заряженные атомы — катионами.
Какой заряд будет у атома?
Теоретически возможно отобрать все электроны у атома, но это возможно только в лабораторных условиях и за
пределами лаборатории атомы в таком состоянии находиться не будут, почему?
Вернёмся к устройству электронной оболочки. Вокруг атома электроны сгруппированы по энергетическим уровням,
каждый заполненный уровень экранирует ядро и является более стабильным, нежели не до конца заполненный
уровень. То есть электронная конфигурация стремиться к состоянию заполненного подуровня: если на p-оболочке
находится 5 электронов, то вероятнее атом примет один электрон, нежели отдаст пять. Так, например, у атома
хлора, пять электронов на 3p-подуровне, энергия сродства хлора — 3.61 эВ, энергия ионизации — 13 эВ. У натрия
на последнем подуровне один электрон, энергия сродства — 0,78 эВ, потенциал ионизации — 0,49 эВ, поэтому
вероятнее натрий отдаст один электрон, нежели примет его.
Зная потенциал ионизации и энергию сродства мы можем сделать предположение о взаимодействии веществ. Если
смешать натрий и хлор, и сообщить им энергию, то вероятнее всего Na будет отдавать один электрон Cl и
в результате получится смесь ионов Na+ и Cl—.
Пример
Так можно по номеру элемента предположить, какой заряд он будет иметь, например, 19й элемент, электронная
конфигурация — 1s 22s 22p 63s 23p64s 1,
вероятнее всего, такой элемент может либо отдать, либо принять один электрон.
У 27го элемента электронная конфигурация выглядит так:
1s 22s 22p 63s 23p64s 23d7,
у d-подуровня всего может быть 10 атомов, т.е. либо атом примет 1,2 или 3 электрона, либо отдаст
1,2,3…7 электронов, так, вероятнее, он примет 3, т.е. возможные состояния — это +1, +2 и +3,
Теперь Вы знаете, что такое ионы, осталось изучить химическую связи и Вы сможете составлять
окислительно-восстановительные реакции!
Вам понравилась статья?
/
Просмотров: 12 937
Как определить общее число электронов в ионе?
В ионе общее число электронов определяется суммой общего числа электронов атомов этого иона, и зарядом иона.
При этом нужно учесть, что положительный заряд иона означает, что электронов в ионе не достаточно (т.е. их не хватает). И наоборот: отрицательный заряд иона означает, что в ионе избыток электронов. Это связано с тем, что электрон имеет отрицательный заряд, а ядра атомов – положительный заряд.
Поэтому формулу для определения общего числа электронов в ионе нужно записать в виде:
Ne(иона) = Ne(атома) – Z (иона)
Где: Ne(иона) – общее число электронов в ионе, Ne(атома) – общее число электронов в атоме, Z (иона) – заряд иона.
Для сложных ионов (ионов соединений) формула примет вид:
Ne(иона) = x * Ne(атома A) + y * Ne(атома B) + z * Ne(атома C) + … – Z (иона)
Где: Ne(иона) – общее число электронов в ионе, Ne(атома A) – общее число электронов в атоме A, x – число атомов A в ионе; Ne(атома B) – общее число электронов в атоме B, y – число атомов B; Ne(атома C) – общее число электронов в атоме C, z – число атомов C; Z (иона) – заряд иона.
Примеры
Чему равно общее число электронов в ионах железа Fe2+ и Fe3+?
В периодической системе железо имеет №26. Таким образом, заряд ядра атома железа +26 (в ядре атома 26 протонов).
Ne(Fe2+) = Ne(Fe) – Z (Fe2+) = 26 – 2 = 24
Ne(Fe3+) = Ne(Fe) – Z (Fe3+) = 26 – 3 = 23
Число электронов в ионе калия K+: Ne(K+) = Ne(K) – Z (K+) = 19 – 1 = 18
Число электронов в ионе натрия Na+: Ne(Na+) = Ne(Na) – Z (Na+) = 11 – 1 = 10
Число электронов в ионе кальция Ca2+: Ne(Ca2+) = Ne(Ca) – Z (Ca2+) = 20 – 2 = 18
Число электронов в ионе меди Cu2+: Ne(Cu2+) = Ne(Cu) – Z (Cu2+) = 29 – 2 = 27
Число электронов в ионе цинка Zn2+: Ne(Zn2+) = Ne(Zn) – Z (Zn2+) = 30 – 2 = 28
Число электронов в ионе алюминия Al3+: Ne(Al3+) = Ne(Al) – Z (Al3+) = 13 – 3 = 10
Число электронов в ионе хрома Cr3+: Ne(Cr3+) = Ne(Cr) – Z (Cr3+) = 24 – 3 = 21
Число электронов в ионе фтора F–: Ne(F–) = Ne(F) – Z (F–) = 9 – (-1) = 9 + 1 = 10
Число электронов в ионе хлора Cl–: Ne(Cl–) = Ne(Cl) – Z (Cl–) = 17 – (-1) = 17 + 1 = 18
Число электронов в ионе серы S2-: Ne(S2-) = Ne(S) – Z (S2-) = 16 – (-2) = 16 + 2 = 18
Число электронов в ионе SO42-: Ne(SO42-) = Ne(S) + 4 * Ne(O) – Z (SO42-) = 16 + 4 * 8 – (-2) = 16 + 32 + 2 = 50
Число электронов в ионе HCO3–: Ne(HCO3–) = Ne(H) + Ne(C) + 3 * Ne(O) – Z (HCO3–) = 1 + 6 + 3 * 8 – (-2) = 1 + 6+ 24 +2 = 33
Число электронов в ионе Fe(CN)64-: Ne(Fe(CN)64-) = Ne(Fe) + 6 * Ne(C) + 6 * Ne(N) – Z (Fe(CN)64-) = 26 + 6 * 6 + 6 * 7 – (-4) = 26 + 36 + 42 + 4 = 108
Похожие вопросы:
– Как определить число протонов и нейтронов в атоме?
– Как определить общее число электронов в атоме?
– Как определить общее число электронов в молекуле?