Megállapítást nyert, hogy a természetben található minden kémiai elem izotópok keveréke (ezért töredékes atomtömegük van). Ahhoz, hogy megértsük, hogyan különböznek egymástól az izotópok, részletesen meg kell vizsgálni az atom szerkezetét. Az atom atommagot és elektronfelhőt alkot. Az atom tömegét az elektronfelhő pályáin elképesztő sebességgel mozgó elektronok, az atommagot alkotó neutronok és protonok befolyásolják.

Mik azok az izotópok

Izotópok egy kémiai elem atomjának típusa. Bármely atomban mindig egyenlő számú elektron és proton van.

Mivel ellentétes töltésük van (az elektronok negatívak, a protonok pedig pozitívak), az atom mindig semleges (ez az elemi részecske nem hordoz töltést, nulla). Amikor egy elektron elveszik vagy befogják, az atom elveszti semlegességét, és negatív vagy pozitív ionná válik.

A neutronoknak nincs töltésük, de számuk ugyanazon elem atommagjában változhat. Ez semmilyen módon nem befolyásolja az atom semlegességét, de hatással van a tömegére és tulajdonságaira.

Például a hidrogénatom bármely izotópja egy elektront és egy protont tartalmaz. De a neutronok száma más. A protiumnak csak 1 neutronja van, a deutériumnak 2, a tríciumnak pedig 3 neutronja van. Ez a három izotóp lényegesen különbözik tulajdonságaikban.

Izotópok összehasonlítása

Miben különböznek az izotópok?

Különböző számú neutronnal, különböző tömeggel és különböző tulajdonságokkal rendelkeznek. Az izotópoknak az elektronhéjak szerkezete azonos. Ez azt jelenti, hogy kémiai tulajdonságaikban meglehetősen hasonlóak. Ezért adottak periódusos táblázat egy hely.

Stabil és radioaktív (instabil) izotópokat találtak a természetben. A radioaktív izotópok atommagjai képesek spontán átalakulni más atommagokká. A radioaktív bomlás során különféle részecskéket bocsátanak ki.

A legtöbb elemnek több mint két tucat radioaktív izotópja van. Ezenkívül a radioaktív izotópokat mesterségesen szintetizálják abszolút minden elemhez. Az izotópok természetes keverékében tartalmuk kissé változik.

Az izotópok létezése lehetővé tette annak megértését, hogy bizonyos esetekben miért nagyobb a kisebb atomtömegű elemek rendszáma, mint a nagyobb atomtömegűek.

Például az argon-kálium párban az argon nehéz izotópokat, a kálium könnyű izotópokat tartalmaz. Ezért az argon tömege nagyobb, mint a káliumé.

Az izotópok közötti különbség a következő:

1. Különböző számú neutronjuk van.
2. Az izotópok eltérő atomtömegűek.
3. Az ionatomok tömegének értéke befolyásolja azok összenergiáját és tulajdonságait.

Az ókori görögök tudták, hogy minden anyag részecskékből áll. Kr.e. 420 körül e. Démokritosz filozófus azt javasolta, hogy az anyag apró, oszthatatlan részecskékből áll, amelyeket atomoknak neveznek. Minden anyag atomokból és molekulákból áll. Kezdetben az atomot és a molekulát is oszthatatlannak tekintették, és csak később derült ki, hogy ez nem így van. Miben különbözik az atom a molekulától?

Atomok- Ezek a legkisebb részecskék, amelyek egy anyagot alkotnak.
Molekulák– ezek is azok az elemi részecskék, amelyek bármilyen anyagot alkotnak.

Az atom és a molekula összehasonlítása

Mi a különbség az atom és a molekula között?
Egy atom az elemi részecske anyagokat. Megvan a maga tömege és mérete, és felelős ennek az anyagnak, mint kémiai elemnek a tulajdonságaiért. Az atom atommagból és elektronokból áll, amelyek az atommag körüli pályájukon mozognak. Az atom szerkezete határozza meg az anyag kémiai tulajdonságait. Az atomok nem szabad állapotban fordulnak elő. Összekötődnek és molekulákat képeznek a részecskék elektromos töltéseinek köszönhetően, amelyekből készültek.
A molekula az, amiből egy anyag áll. A molekulák két vagy több atomot tartalmazhatnak, amelyek atomközi kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Pontosabban azt mondhatjuk, hogy a molekula atommagokból és pályájukon mozgó belső elektronokból, valamint külső vegyértékelektronokból áll. A különböző molekulák egy bizonyos típusú és különböző mennyiségű atomot tartalmaznak. A molekula összetett felépítésű, ahol minden atomnak megvan a maga helye és jól körülhatárolható szomszédai. Egy molekula tulajdonságait az határozza meg, hogy hány atomot tartalmaz. Ezeket a tulajdonságokat az atomok kapcsolódási sorrendje és konfigurációja befolyásolja. A molekulát alkotó atomi szerkezet lehet merev, de nem minden esetben. Minden atom folyamatos mozgásban van, egyensúlyi helyzete körül oszcillál. Ebben az esetben a szabad molekula hőmozgása során különböző konfigurációkkal rendelkezik. A molekula elektromosan semleges részecske. Ez az anyag legkisebb részecskéje, amivel rendelkezik kémiai tulajdonságok. Monatomikus molekulák, például nemesgázok esetében a molekula és az atom tulajdonságai megegyeznek. Egy molekulában az atomok egyesülnek kémiai kötések. Ilyen kötést egy vagy több elektronpár hozhat létre, amelyek két atom között osztoznak. A molekula önállóan is létezhet.

Miben különbözik az atom a molekulától?

Az atomok molekulát alkotnak. Az atom atommagból és elektronokból áll, amelyek az atommag körül keringenek.
A molekulák atomokból állnak.
Az atomnak elektromos töltése van, de a molekulának semleges.
Csak egy molekula létezhet önállóan.

Atom dolog (Garg et al 2014); az elem egyfajta dolog.

Az atom protonok, neutronok és elektronok halmaza. Egy semleges állapotú izolált atomnak van néhány protonja, ugyanannyi elektronja és néhány neutronja (körülbelül ugyanannyi proton a könnyebb elemeknél, körülbelül 50%-kal több a nehezebb elemeknél). Az atomban lévő neutronok vagy protonok száma csak radioaktív folyamatok vagy nagyon nagy energiájú kölcsönhatások következtében változik, mint például a részecskegyorsítókban. És úgy értem igazán Magas energia: Még ha dinamitrudak felrobbantására gondol is, ez nem elég energia ahhoz, hogy elkezdjen vacakolni a protonokkal és neutronokkal. A kémia akkor következik be, amikor az atomok egyesülnek és elektronokat cserélnek, vagy elektronokat adnak egymásnak. Kémiai reakciók mindig megtörténik, és sok közülük nem igényel sok energiát: az elektronok atomról atomra való mozgatása gyakran nagyon egyszerű.

Tehát egy atom kémiája az elektronok számától függ, és az elektronok száma egy izolált atomban közvetlenül függ a protonok számától. Az elektronokat nagyon könnyű hozzáadni és eltávolítani az atomokból (csak dörzsölje be a haját egy ballonnal: a statikus elektromosság az, hogy elektronokat visz át a haj és a ballon között), ezért osztályozzuk az atomokat a protonjuk száma szerint. A neutronok nem annyira relevánsak: a végén beszélek róluk.

Tehát az elem egy atomot a protonok száma határozza meg. Minden hidrogénatomnak egy protonja van, és minden atomnak egy protonja hidrogén. Két proton hélium, három lítium, tizenhét klór, 79 arany stb. Egy elem tiszta mintája csak ilyen típusú atomokat tartalmaz: például egy tiszta vasminta csak 26 protonból álló atomokat tartalmaz. Másrészt a víz nem elem: egy vízmolekula két hidrogénatomból áll (egy-egy proton), amelyek elektronon osztoznak egy oxigénatommal (nyolc proton).

Most mit jelent az, hogy egy elemet "nem lehet egyszerűbb formára bontani", és az atomok miért nem "egyszerűbb formák"? Hát ezek nem egy egyszerűbb forma, mert a vasatom - vas: ugyanolyan alakú, nem egyszerűbb. Gondold ezt így. Ha adok önnek egy darab tiszta vasat, annyit tehet, hogy kisebb vasdarabokra töri, vagy bonyolultabb anyagot készít belőle, például hagyja, hogy rozsdásodjon. - A rozsda vasból és oxigénből képződik. A lehető legkisebb vasdarab, amit készíthetsz, egyetlen vasatom, de ez még mindig csak egy hihetetlenül apró vasdarab. Ha el akarsz törni egy vasdarabot az egyes vasatomokon túl, akkor atomreaktort vagy részecskegyorsítót vagy valami hasonlót kell használnod, és akkor végre kaphatsz valamit, ami nem vas, mert megváltoztatnád protonok az atomokban.

Hasonlítsuk össze ezt a vízzel. Ha adok egy vödröt tiszta víz, majd, mint egy vasdarabot, egyre kisebb mintákra bonthatod, így egyetlen molekula víz keletkezik. De tehetsz mást is: ha vízen vezeted át az elektromosságot, az tiszta hidrogénre és tiszta oxigénre bomlik. Ezek "egyszerűbb" anyagok, mivel mindegyik csak egy elem atomjaiból áll, míg a vízben két elem atomjai vannak.

Mi a helyzet a neutronokkal? Nos, kémiai szempontból nem sokat tesznek, és az azonos számú protonnal rendelkező, de eltérő neutronszámú atomok sokkal hasonlóbbak (például lényegében ugyanaz a kémiájuk), mint azok az atomok, amelyeknek ugyanannyi protonja van. neutronok, de különböző számú proton. Sokkal értelmesebb a protonok száma alapján osztályozni, mivel ez határozza meg az elektronok számát és a kémiát.

Tegyük fel, hogy az atomokat a neutronok száma szerint próbálta osztályozni, ami a legjobb, hogy a legtöbb argonatom (18 proton) 22 neutront tartalmaz, de néhány klóratom (17 proton) és a káliumatomok egy része (19 proton) is 22 neutront tartalmaz. neutronok. Mint bizonyára tudja, az argon, a klór és a kálium teljesen különbözik egymástól. Másrészt a 22 neutronból álló káliumatomok csaknem azonosan viselkednek a legelterjedtebb káliumatomokkal, amelyek 21 neutront tartalmaznak.

Miben különböznek az atomok?

Lefordítva az „atom” oszthatatlant jelent. Azért nevezték így, mert sokáig az anyag legkisebb részének számított. De további fejlődés a tudomány bebizonyította, hogy ez nem így van. Tehát nézzük meg, miből áll az atom, és hogyan különböznek a különböző elemek atomjai.

Atomszerkezet

A mai napig a tudomány 126 fajt ismer kémiai elemek. Atomjaik általános szerkezete megegyezik. Mindegyikben van egy protonból és neutronból álló mag, amely körül az elektronok keringenek. Az elektronok negatív töltésű részecskék. Ahogy forognak az atommag körül, elektronfelhő képződik.

A protonok pozitív töltésű részecskék. Nyugalomban egy atom ugyanannyi protont és elektront tartalmaz, tehát egy ilyen kémiai elemnek nincs elektromos töltés. A reakciók során azonban elektronokat adhat más elemeknek, pozitív töltésű részecskévé válva, vagy elveheti őket, negatív töltésű részvé válva. A neutronok nem hordoznak töltést, de befolyásolják az elem tömegét. A protonoknak és a neutronoknak – a nukleonoknak – egyesítő nevet találtak ki.

Különböző elemek atomjai

A különböző elemek atomjai az atommagban lévő protonok számában különböznek egymástól. Az elektronok száma változhat, de a protonok száma soha. Hány protont tartalmaz az atommag, azt az elem sorozatszáma határozza meg Mengyelejev periódusos rendszerében. A hidrogénnek (1. sz.) nyugalmi állapotban 1 elektronja és 1 protonja van, lítium
(3. sz.) - 3 elektron és 3 proton, szén (6. sz.) - 6 elektron és 6 proton.

Mivel a protonok száma benne különböző atomok különbözőek, tömegük is eltérő. Egy elem tömegét főként protonok és neutronok alkotják, mivel az elektronok tömege elhanyagolható. De még az azonos elem atomjai is eltérő tömegűek lehetnek az atommagban lévő neutronok eltérő száma miatt. Azokat az atomokat, amelyekben a neutronok száma eltér a protonok számától, izotópoknak nevezzük. Például a természetben vannak szénatomok C12 (6 proton és 6 neutron), C13 (6 proton és 7 neutron) és más fajták, amelyek neutrontartalma 2-16.