Как найти массовое число по таблице менделеева

Была ли эта статья полезной?

If you have a given mass of a compound, you can calculate the number of moles. Conversely, if you know how many moles of the compound you have, you can calculate its mass. For either calculation, you need to know two things: the chemical formula of the compound and the mass numbers of the elements that comprise it. An element’s mass number is unique to that element, and it’s listed right underneath the element’s symbol in the periodic table. The mass number of an element is not the same as its atomic number.

Atomic Number and Atomic Mass Number

Every element is characterized by a unique number of positively charged protons in its nucleus. For example, hydrogen has one proton, and oxygen has eight. The periodic table is an arrangement of the elements according to increasing atomic number. The first entry is hydrogen, the eighth is oxygen and so on. The place an element occupies in the periodic table is an immediate indication of its atomic number, or the number of protons in its nucleus.

Besides protons, the nuclei of most elements also contains neutrons. These fundamental particles don’t have a charge, but they have roughly the same mass as protons, so they must be included in the atomic mass. The atomic mass number is the sum of all protons and neutrons in the nucleus. The hydrogen atom may contain a neutron, but it usually doesn’t, so the mass number of hydrogen is 1. Oxygen, on the other hand, has an equal number of proteins and neutrons, which raises its mass number to 16. Subtracting an element’s mass number from its atomic mass tells you the number of protons in its nucleus.

Finding the Mass Number

The best place to look for an element’s atomic mass number is in the periodic table. It’s displayed under the symbol for the element. You might be mystified by the fact that in many versions of the periodic table, this number contains a decimal fraction, which you wouldn’t expect if it was derived simply by adding protons and neutrons.

The reason for this is that the number displayed is the relative atomic weight, which is derived from all the naturally occurring isotopes of the element weighted by the percentage of each that occurs. Isotopes are formed when the number of neutrons in an element is more or less than the number of protons. Some of these isotopes, such as carbon-13, are stable, but some are unstable and decay over time to a more stable state. Such isotopes, such as carbon-14, are radioactive.

Virtually all elements have more than one isotope, so each has an atomic mass that contains a decimal fraction. For example, the atomic mass of hydrogen listed in the periodic table is 1.008, that for carbon is 12.011 and that for oxygen is 15.99. Uranium, with an atomic number of 92, has three naturally occurring isotopes. Its atomic mass is 238.029. In practice, scientists usually round mass number to the nearest integer.

Units for Mass

The units for atomic mass have been refined over the years, and today scientists use the unified atomic mass unit (amu, or simply u). It is defined to be equal to exactly one-twelfth the mass of an unbound carbon-12 atom. By definition, the mass of one mole of an element, or Avogadro’s number (6.02 x 10²³) of atoms, is equal to its atomic mass in grams. In other words, 1 amu = 1 gram/mole. So if the mass of one hydrogen atom is 1 amu, the mass of one mole of hydrogen is 1 gram. The mass of one mole of carbon is therefore 12 grams, and that of uranium is 238 grams.

Из таблицы Менделеева можно почерпнуть огромное количество информации о каждом химическом элементе, что значительно облегчит решение задач. Более того, периодическую систему можно использовать на ЕГЭ, и это может стать серьезным подспорьем. Главное — уметь грамотно ей пользоваться. Как это делать — читайте в нашей статье.

Таблица Менделеева — краткое описание

Таблица Менделеева — это графическое выражение периодического закона, который открыл русский ученый Д.И. Менделеев в 1869 году. Периодическая система представляет собой классификацию химических элементов, которая основана на зависимости свойств химических элементов от заряда их атомного числа. Первоначальный вариант предполагал зависимость свойств веществ от их атомной массы. 

Существуют три формата таблицы Менделеева: 

• короткий (короткопериодный); 
• длинный (длиннопериодный);
• сверхдлинный.

Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в качестве основного утвержден длинный вариант таблицы Менделеева, а короткий вариант официально отменен в 1989 году.

Пустые ячейки в таблице

Создав периодическую таблицу в 1869 году на базе уже известных миру 63-х химических элементов, Менделеев предсказал открытие новых и оставил для них пустые ячейки в таблице. Русский ученый оказался прав. Гипотеза Менделеева в скором времени была подтверждена открытиями других ученых: в 1875 году был открыт галлий, в 1879 — скандий, в 1886 — германий. На 2023 год в таблицу собраны 118 известных элементов. Последние из них открыты в 2016 году: ученые обнаружили нихоний, московий, теннессин и оганесон. 

Структура таблицы

В таблице Менделеева химические вещества расположены в специальном порядке: слева направо по мере роста их атомных масс. Все они в периодической системе объединены в периоды и группы. Таблица состоит из семи периодов и восьми групп. 

Периоды — это горизонтальные ряды в таблице.

Элементы, которые относятся к одному периоду, показывают следующие закономерности с увеличением их порядкового номера:

1. Возрастает электроотрицательность.
2. Металлические свойства убывают, неметаллические возрастают.
3. Атомный радиус падает.

Периоды в таблице делятся на:

• малые;
• большие.

Малыми называются периоды, которые содержат небольшое количество элементов. Это первый, второй и третий периоды, первый состоит из 2-х, второй и третий из 8 элементов. 

Все остальные периоды — это большие периоды. Четвертый и пятый состоят из 18 элементов, шестой — из 32-х, седьмой — из 24-х. 

В нижней части таблицы Менделеева расположены химические вещества, которые называются лантаноидами и актиноидами.

Таблица периодической системы содержит десять рядов. Малые периоды состоят из одного ряда, большие периоды содержат по два ряда. В седьмом периоде находится один ряд.

Каждый большой период состоит из четного и нечетного рядов. В четных рядах содержатся металлы, в нечетных рядах — неметаллы.

Периодическая система начинается водородом — первым химическим элементом, а заканчивается на сегодняшний день 118-м — оганесоном. Ученые утверждают, что таблица не закончена, идет активный поиск 119-го элемента.

Группы элементов с похожими свойствами

Группа — это вертикальная колонка в периодической таблице, определяющая основные физико-химические свойства элементов. Вещества, принадлежащие к одной и той же группе, обладают похожими химическими особенностями и демонстрируют одинаковую закономерность в изменении своих свойств по мере увеличения атомного числа. 

Всем группам (колонкам таблицы) присваиваются номера от 1 до 18 — слева направо (от щелочных металлов к благородным газам). Такая система вступила в силу в 1988 году по инициативе ИЮПАК. Все прежние названия групп, которые использовали в разных странах, больше не употребляются. 

Элементы, которые относятся к одной группе, показывают следующие закономерности по направлению сверху вниз:

1. Возрастает радиус атома элементов в рамках одной группы.
2. Усиливаются металлические свойства элементов и ослабевают неметаллические.
3. Падает электроотрицательность. 

Цветовое определение групп

Вещества в каждой группе делятся на те, которые находятся в главной подгруппе и те, которые входят в побочную подгруппу. В таблице составляющие побочной группы выделяются синим цветом, к ней относятся элементы только больших периодов (начинаются с четвертого периода). В главную подгруппу могут входить элементы и малых, и больших периодов (начинаются с первого или второго периодов). 

Различение металлов, металлоидов и неметаллов

Все химические элементы в зависимости от их химических и физических свойств можно разделить на 3 типа:

• металлы;
• металлоиды;
• неметаллы.

Характеристика металлов (например, медь, алюминий, золото):

1. Хорошая электро- и теплопроводность.
2. Способность отражать свет (яркий внешний вид).
3. Высокая температура плавления (остаются твердыми при нормальных значениях окружающей среды, исключение — ртуть).
4. Пластичность и податливость.

Неметаллы встречаются в природе в трех состояниях: газ (например, водород), жидкость (например, бром) и твердые вещества (например, фосфор). Их характеризуют:

1. Неспособность проводить тепло и электричество.
2. Разнообразный внешний вид (элементы с низкой плотностью и яркостью).
3. Значительно более низкая температура плавления в сравнении с металлами.
4. Хрупкость и ломкость.

Металлоиды имеют смешанные свойства металлов и неметаллов (например, кремний). Их основные черты:

1. Средняя тепло- и электропроводность.
2. Внешний вид может быть схож с металлами или неметаллами.
3. Различаются между собой по температуре плавления, плотности, цвету и форме.

Обозначение элементов

Каждый элемент в периодической системе Менделеева имеет несколько обозначений:

• название;
• буквенное выражение;
• атомный номер;
• массовое число.

Буквенное, название

В таблице может быть указано полное название вещества (например, Carbon), в таких случаях его располагают под химическим символом.

Символ — это сокращенное название элемента (например, гелий — He).

Иногда в таблице не указываются названия вещества и приводится лишь его химический символ. Обозначения, как правило, состоят из одной или двух латинских букв. Символ элемента расположен в центре соответствующей ячейки в таблице. 

Атомный номер

Атомный номер элемента обычно располагается вверху соответствующей ячейки, посередине или в углу. Все элементы имеют атомные номера от 1 до 118. Атомный номер — это всегда целое число.

Массовое число

Массовое число — это общее количество протонов и нейтронов в ядре. Его легко определить по атомной массе элемента, округляя ее до ближайшего целого числа.

Атомная масса указывается внизу ячейки, под символом элемента. Атомная масса — это сумма масс частиц, которые составляют ядро атома (протоны и нейтроны), представляет собой среднюю величину, для большинства элементов записывается в виде десятичной дроби.

Например, фосфор (P) имеет атомную массу равную 30,97376, следовательно, массовое число (количество протонов и нейтронов в ядре) составит 31.

Валентность

Валентность — это свойство элементов образовывать химические связи.

Валентность бывает:

• постоянная;
• переменная (зависит от состава вещества, в которое входит элемент).

Определить валентность по таблице Менделеева несложно:

1. Постоянная валентность идентична номеру группы главной подгруппы. Номера групп в таблице изображаются римскими цифрами.
2. Переменная валентность (часто бывает у неметаллов) определяется по формуле: 8 (всего 8 групп в таблице) вычесть № группы, в которой находится вещество.

Например, вещества, находящиеся в первой группе главной подгруппы (Li, К) имеют валентность, равную I; элементы, которые располагаются во второй группе главной подгруппы (Mg, Ca) обладают II валентностью. Мышьяк (As) находится в V группе главной подгруппы, следовательно, значение его валентности также будет равняться V. Помимо этого, у вещества есть еще одно значение валентности. Определяется оно по приведенной выше формуле и равняется III.

Если у вас возникнут сложности в усвоении знаний не только по химии, но и по любому другому предмету, обращайтесь за помощью к образовательному ресурсу Феникс.Хелп. Для нас не существует нелюбимых дисциплин и сложных тем!

«Строение атома. Массовое число»

Ключевые слова конспекта: строение атома, элементарные частицы, протоны и электроны в атомах, атомный номер, массовой число, число нейтронов, нуклид, изотопы, ионы, катионы, заряд иона.

Согласно модели Резерфорда каждый атом состоит из находящегося в его центре ядра и электронной оболочки. Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в его ядре. Электроны движутся вокруг ядра. Число электронов атома равно положительному заряду ядра.

Диаметр атома 10^-10 м, диаметр ядра 10^-14 – 10^-15 м. Масса атома водорода равна 1,67 • 10^-24 г, атома углерода — 1,99 • 10^-23 г, атома железа — 9,29 • 10^-23 г.

Элементарные частицы — это протоны, электроны и нейтроны, из них состоят все атомы.

Таблица 1. «Элементарные частицы атома»

Число протонов разное у атомов различных видов, оно определяет заряд ядра атома и равно атомному номеру элемента в таблице Менделеева. Поскольку атом — электро-нейтральная частица, число электронов в нем равно числу протонов.

Таблица 2. «Протоны и электроны в атомах»

Атомный номер указывают слева внизу от символа элемента, например: ₁Н, ₂₆Fe. Обозначение атомного номера — прописная латинская буква Z.

Массовое число атома А — это сумма чисел его протонов и нейтронов в ядре. Массовое число указывают слева вверху от символа элемента или добавляют к названию элемента через дефис, например: ²³Na или натрий-23.

Массовое число кислорода, А(¹⁶О) = 16 = (8р + 8n).

Число нейтронов N в ядре атома определяют по формуле: N = A — Z. Например, для атома натрия с массовым числом 23, ²³Na: А = 23, Z = 11, N = А – Z = 23 — 11 = 12.

Нуклид — это вид атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре. Например, в природе встречается три вида нуклидов кислорода: ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О.

Изотопы — это атомы одного вида с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов. Так, атомы ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О — это изотопы. Природные изотопы урана — ²³⁴U, ²³⁵U и ²³⁸U.

Ионы — заряженные частицы, образующиеся при отщеплении от нейтральных атомов или присоединении к ним электронов. Ионы образуются также из молекул в результате присоединения протона Н⁺ (NH₃ → NH₄⁺) или отщепления Н⁺ (HNO₃ -> NO₃^–).

Таблица 3. «Обозначение и название ионов»

Катионы — это положительно заряженные ионы (Na⁺, Аl³⁺), анионы — отрицательно заряженные ионы (Cl^–, NO₃^–).

Заряд иона указывают в виде индекса справа вверху от символа химического элемента: Li⁺ , Са²⁺. На первом месте пишут цифру, на втором — знак заряда. Цифру 1 не пишут.

Конспект урока по химии «Строение атома».

Что такое массовое число атомного ядра? Массовое число численно равно сумме нейтронов и протонов ядра. Его обозначают буквой А. Понятие «массовое число» появилось в связи с тем, что масса ядра обусловлена числом ядерных частиц. Как связаны между собой масса ядра и количество частиц? Давайте выяснять.

Строение атома

Любой атом состоит из ядра и электронов. Кроме атома водорода, так как он имеет всего один электрон. Ядро заряжено положительно. Отрицательный заряд несут электроны. Заряд каждого электрона принят за -1. Атом в целом электронейтрален, то есть не имеет заряда. Это значит, что количество частиц, несущих отрицательный заряд, то есть электронов, равно положительному заряду ядра. Например, в атоме кислорода заряд ядра +8 и электронов 8, в атоме кальция заряд ядра +20, электронов 20.

Строение ядра

Ядро состоит из двух видов частиц – протонов и нейтронов. Протоны заряжены положительно, нейтроны не имеют заряда. Таким образом, заряд ядру дают протоны. Заряд каждого протона принят за +1. То есть, сколько протонов содержится в ядре, такой и будет заряд всего ядра. К примеру, в ядре углерода 6 протонов, заряд ядра +6.

В периодической системе элементов Менделеева все элементы расположены в порядке увеличения именно заряда ядра. У водорода заряд ядра +1, он расположен первым; у гелия +2, он второй в таблице; у лития +3, он третий и так далее. То есть заряд ядра соответствует порядковому (атомному) номеру элемента в таблице.

В целом любой атом электронейтрален. Это значит, что количество электронов равно заряду ядра, то есть количеству протонов. А поскольку количество протонов определяет атомный номер элемента, то зная этот атомный номер, мы, таким образом, знаем и количество электронов, и количество протонов, и заряд ядра.

Масса атома

Масса атома (М) определяется массой составных частей, то есть электронов и ядра. Электроны очень легкие по сравнению с ядром и почти не вносят вклада в массу всего атома. То есть масса атома обусловлена массой ядра. Что такое массовое число? Масса ядра определяется числом частиц, входящих в его состав, — протонов и нейтронов. Таким образом, массовое число – это масса ядра, выраженная не в единицах измерения массы (граммы), а в количестве частиц. Конечно, абсолютная масса ядер (m), выраженная в граммах, известна. Но это очень маленькие числа, выражаемые в отрицательных степенях. Например, масса атома углерода m_(C) = 1,99 ∙ 10^-23 г. Пользоваться такими числами неудобно. И если нет необходимости в абсолютных значениях массы, а нужно просто сравнить массы элементов или частиц, то пользуются относительными массами атомов (A_r), выраженными в а.е.м. Относительная масса атома указана в таблице Менделеева, например, у азота 14,007. Относительная масса атома, округленная до целого числа, и есть массовое число ядра элемента (A). Массовые числа такие, что ими удобно пользоваться – это всегда целые числа: 1, 2, 3 и так далее. Например, у азота – 14, у углерода – 12. Их записывают верхним левым индексом, к примеру, ¹⁴N или ¹²C.

Когда нужно знать массовое число?

Зная массовое число (A) и атомный номер элемента в периодической системе (Z), можно определить число нейтронов. Для этого нужно вычесть из массового числа протоны.

Зная массовое число, можно вычислить массу ядра или всего атома. Поскольку масса ядра обусловлена массой частиц, входящих в его состав, то она равна произведению количества этих частиц и массы этих частиц, то есть произведению массы нейтрона и массового числа. Масса нейтрона равна массе протона, в целом их обозначают как масса нуклона (ядерная частица).

M=A∙m_N

К примеру, рассчитаем массу атома алюминия. Как видно из периодической системы элементов Менделеева, относительная атомная масса алюминия равна 26,992. Округлив, получаем массовое число ядра алюминия 27. То есть его ядро состоит из 27 частиц. Масса одной частицы – постоянная величина, равная 1,67 ∙ 10^-24 г. Тогда, масса ядра алюминия равна: 27 ∙ 1,67 ∙ 10^-24 г = 4,5 ∙ 10^-23 г.

Что такое массовое число ядер элементов нужно знать при составлении реакций радиоактивного распада или ядерных реакций. Например, при делении ядра урана ²³⁵U, захватившего один нейтрон ¹n, образуются ядра бария ¹⁴¹Ba и криптона ⁹²Kr, а также три свободных нейтрона ¹n. При составлении таких реакций пользуются правилом: сумма массовых чисел в правой и левой частях уравнения не меняется. 235+1 = 92+141+3.