S-a stabilit că fiecare element chimic găsit în natură este un amestec de izotopi (deci au mase atomice fracționate). Pentru a înțelege modul în care izotopii diferă unul de altul, este necesar să se ia în considerare în detaliu structura atomului. Un atom formează un nucleu și un nor de electroni. Masa unui atom este influențată de electronii care se deplasează cu viteze uluitoare prin orbitalii din norul de electroni, neutronii și protonii care formează nucleul.

Ce sunt izotopii

Izotopi este un tip de atom al unui element chimic. Există întotdeauna un număr egal de electroni și protoni în orice atom.

Deoarece au sarcini opuse (electronii sunt negativi, iar protonii sunt pozitivi), atomul este întotdeauna neutru (această particulă elementară nu poartă sarcină, este zero). Când un electron este pierdut sau capturat, un atom își pierde neutralitatea, devenind fie un ion negativ, fie un ion pozitiv.

Neutronii nu au sarcină, dar numărul lor în nucleul atomic al aceluiași element poate varia. Acest lucru nu afectează în niciun fel neutralitatea atomului, dar îi afectează masa și proprietățile.

De exemplu, orice izotop al unui atom de hidrogen conține un electron și un proton. Dar numărul de neutroni este diferit. Protiul are doar 1 neutron, deuteriul are 2 neutroni, iar tritiul are 3 neutroni. Acești trei izotopi diferă semnificativ în proprietățile lor.

Comparația izotopilor

Cum diferă izotopii?

Au numere diferite de neutroni, mase diferite și proprietăți diferite. Izotopii au structuri identice ale învelișurilor de electroni. Aceasta înseamnă că sunt destul de asemănătoare ca proprietăți chimice. Prin urmare, ele sunt date tabel periodic un loc.

În natură au fost găsiți izotopi stabili și radioactivi (instabili). Nucleele atomilor izotopilor radioactivi sunt capabile să se transforme spontan în alte nuclee. În timpul procesului de dezintegrare radioactivă, ei emit diverse particule.

Majoritatea elementelor au peste două duzini de izotopi radioactivi. În plus, izotopii radioactivi sunt sintetizați artificial pentru absolut toate elementele. Într-un amestec natural de izotopi, conținutul acestora variază ușor.

Existența izotopilor a făcut posibil să se înțeleagă de ce, în unele cazuri, elementele cu masă atomică mai mică au un număr atomic mai mare decât elementele cu masă atomică mai mare.

De exemplu, în perechea argon-potasiu, argonul include izotopi grei, iar potasiul conține izotopi ușori. Prin urmare, masa argonului este mai mare decât cea a potasiului.

Diferența dintre izotopi este următoarea:

1. Au un număr diferit de neutroni.
2. Izotopii au mase atomice diferite.
3. Valoarea masei atomilor ionici afectează energia și proprietățile lor totale.

Grecii antici știau că toate substanțele constau din particule. În jurul anului 420 î.Hr e. Filosoful Democrit a propus că materia constă din particule minuscule, indivizibile, numite atomi. Toate substanțele sunt formate din atomi și molecule. Atât atomul, cât și molecula au fost considerate inițial indivizibile, iar abia mai târziu s-a dovedit că nu este cazul. Cum diferă un atom de o moleculă?

Atomi- Acestea sunt cele mai mici particule care alcătuiesc o substanță.
Molecule– acestea sunt și particulele elementare care alcătuiesc orice substanță.

Comparația dintre atom și moleculă

Care este diferența dintre un atom și o moleculă?
Un atom este particulă elementară substante. Are propria sa masă și dimensiune și este responsabil pentru proprietățile acestei substanțe ca element chimic. Un atom este format dintr-un nucleu și electroni care se mișcă pe orbitele lor în jurul nucleului. Este structura atomului care determină proprietățile chimice ale unei substanțe. Atomii nu apar în stare liberă. Se leagă împreună și formează molecule datorită sarcinilor electrice ale particulelor din care sunt formate.
O moleculă este din ce este făcută o substanță. Moleculele pot conține doi sau mai mulți atomi care sunt legați între ei prin legături interatomice. Mai exact, putem spune că molecula este formată din nuclee atomice și electroni interni care se mișcă pe orbitele lor, precum și electroni de valență externi. Moleculele diferite conțin numere diferite de atomi de un anumit tip și cantități diferite. Molecula are o structură arhitecturală complexă, în care fiecare atom are locul său și vecinii săi bine definiți. Proprietățile unei molecule sunt determinate de câți atomi conține. Aceste proprietăți sunt influențate de ordinea și configurația conexiunii atomilor. Structura atomică care formează o moleculă poate fi rigidă, dar nu în toate cazurile. Fiecare atom este în mișcare continuă, oscilează în jurul poziției sale de echilibru. În acest caz, o moleculă liberă în timpul mișcării sale termice are configurații diferite. Din punct de vedere electric, molecula este o particulă neutră. Este cea mai mică particulă de materie care o are proprietăți chimice. În cazul moleculelor monoatomice, cum ar fi gazele nobile, proprietățile moleculei și ale atomului sunt aceleași. Atomii dintr-o moleculă sunt combinați legături chimice. O astfel de legătură poate fi creată de una sau mai multe perechi de electroni împărțiți între doi atomi. Molecula poate exista independent.

Cum este un atom diferit de o moleculă?

Atomii formează o moleculă. Un atom este format dintr-un nucleu și electroni care se mișcă pe orbitele lor în jurul nucleului.
Moleculele sunt formate din atomi.
Un atom are o sarcină electrică, dar o moleculă este neutră.
Doar o moleculă poate exista independent.

Atom thing (Garg et al 2014); un element este un tip de lucru.

Un atom este o colecție de protoni, neutroni și electroni. Un atom izolat în stare neutră are niște protoni, un număr egal de electroni și câțiva neutroni (aproximativ același număr cu protonii pentru elementele mai ușoare, cu aproximativ 50% mai mult pentru elementele mai grele). Numărul de neutroni sau protoni dintr-un atom se modifică doar ca urmare a proceselor radioactive sau a interacțiunilor cu energie foarte mare, cum ar fi acceleratoarele de particule. Și vreau să spun într-adevăr Energie ridicată: chiar dacă te gândești să arunci în aer bețișoare de dinamită, nu este suficientă energie pentru a începe să te încurci cu protoni și neutroni. Chimia apare atunci când atomii se combină și schimbă electroni sau își dau electroni unul altuia. Reacții chimice se întâmplă tot timpul și multe dintre ele nu necesită multă energie: mutarea electronilor de la atom la atom este adesea foarte simplă.

Deci, chimia unui atom depinde de numărul de electroni, iar numărul de electroni dintr-un atom izolat depinde direct de numărul de protoni. Electronii sunt atât de ușor de adăugat și de îndepărtat din atomi (doar să freci un balon pe păr: electricitatea statică înseamnă transferul de electroni între păr și balon), așa că clasificăm atomii în funcție de numărul de protoni pe care îl au. Neutronii nu sunt atât de relevanți: voi vorbi despre ei la final.

Deci elementul un atom este determinat de numărul de protoni. Toți atomii de hidrogen au un proton, iar toți atomii cu un proton sunt hidrogen. Doi protoni sunt heliu, trei sunt litiu, șaptesprezece sunt clor, 79 sunt aur etc. O probă pură a unui element conține numai atomi de acest tip: de exemplu, o probă pură de fier conține doar atomi cu 26 de protoni. Pe de altă parte, apa nu este un element: o moleculă de apă este formată din doi atomi de hidrogen (un proton fiecare) care împart electroni cu un atom de oxigen (opt protoni).

Acum, ce înseamnă să spui că un element „nu poate fi descompus într-o formă mai simplă” și de ce atomii nu sunt o „formă mai simplă”? Ei bine, nu sunt o formă mai simplă deoarece atomul de fier - fier de călcat: are aceeași formă, nu e mai simplu. Gândește-te așa. Dacă vă dau o bucată de fier pur, tot ce puteți face este să o rupeți în bucăți mai mici de fier sau să o transformați într-o substanță mai complexă, cum ar fi să îi lăsați să ruginească. - Rugina se formează din fier și oxigen. Cea mai mică bucată posibilă de fier pe care ai putea-o face este un singur atom de fier, dar acesta este încă doar o bucată incredibil de mică de fier. Dacă ai vrea să spargi o bucată de fier dincolo de atomii individuali de fier, ar trebui să folosești un reactor nuclear sau un accelerator de particule sau ceva de genul ăsta și apoi, în sfârșit, ai putea obține ceva care să nu fie fier pentru că ai schimba numărul de protoni în atomi.

Să comparăm asta cu apa. Dacă îți dau o găleată de apă curată, apoi, ca o bucată de fier, o poți descompune în mostre din ce în ce mai mici, ajungând la o singură moleculă de apă. Dar poți face altceva: dacă treci electricitate prin apă, aceasta se împarte în hidrogen pur și oxigen pur. Acestea sunt substanțe „mai simple”, deoarece fiecare este alcătuită din atomi dintr-un singur element, în timp ce apa are atomi din două elemente.

Dar neutroni? Ei bine, din punct de vedere chimic, ei nu fac mare lucru, iar atomii cu același număr de protoni, dar cu numere diferite de neutroni sunt mult mai asemănători (au, în esență, aceeași chimie, de exemplu) decât atomii care au același număr de neutroni, dar numere diferite de protoni. Este mult mai logic să se clasifice după numărul de protoni, deoarece aceasta determină numărul de electroni și determină chimia.

Să presupunem că ați încercat să clasificați atomii în funcție de numărul de neutroni, cel mai bine, majoritatea atomilor de argon (18 protoni) au 22 de neutroni, dar unii atomi de clor (17 protoni) și o parte echitabilă de atomi de potasiu (19 protoni) au, de asemenea, 22. neutroni. După cum probabil știți, argonul, clorul și potasiul sunt complet diferite unul de celălalt. Pe de altă parte, atomii de potasiu cu 22 de neutroni se comportă aproape identic cu cel mai comun tip de atomi de potasiu, care au 21 de neutroni.

Cum sunt diferiți atomii?

Tradus, „atom” înseamnă indivizibil. Este numit astfel pentru că multă vreme a fost considerată cea mai mică parte a materiei. Dar dezvoltare ulterioarăștiința a demonstrat că nu este așa. Deci, să ne dăm seama din ce este făcut un atom și cum diferă atomii diferitelor elemente.

Structura atomică

Până în prezent, știința cunoaște 126 de specii elemente chimice. Structura generală a atomilor lor este aceeași. Fiecare are un nucleu de protoni și neutroni în jurul căruia orbitează electronii. Electronii sunt particule încărcate negativ. Pe măsură ce se rotesc în jurul nucleului, se formează un nor de electroni.

Protonii sunt particule încărcate pozitiv. În repaus, un atom conține același număr de protoni și electroni, deci un astfel de element chimic nu are sarcina electrica. Cu toate acestea, în timpul reacțiilor, poate da electroni altor elemente, devenind o particulă încărcată pozitiv, sau îi poate îndepărta, devenind o particulă încărcată negativ. Neutronii nu poartă nicio sarcină, dar afectează masa elementului. A fost inventat un nume unificator pentru protoni și neutroni - nucleoni.

Atomi de diferite elemente

Atomii diferitelor elemente diferă unul de altul prin numărul de protoni din nucleu. Numărul de electroni se poate schimba, dar numărul de protoni niciodată. Câți protoni sunt conținuti în nucleu poate fi determinat de numărul de serie al elementului din tabelul periodic al lui Mendeleev. Hidrogenul (nr. 1) are 1 electron și 1 proton în repaus, litiu
(Nr. 3) - 3 electroni și 3 protoni, carbon (Nr. 6) - 6 electroni și 6 protoni.

Deoarece numărul de protoni în atomi diferiți diferite, masele lor sunt și ele diferite. Masa unui element este formată în principal din protoni și neutroni, deoarece greutatea electronilor este neglijabilă. Dar chiar și atomii aceluiași element pot avea greutăți diferite datorită numărului diferit de neutroni din nucleu. Atomii la care numărul de neutroni diferă de numărul de protoni se numesc izotopi. De exemplu, în natură există atomi de carbon C12 (6 protoni și 6 neutroni), C13 (6 protoni și 7 neutroni) și alte soiuri cu un conținut de neutroni de la 2 la 16.