Comparthing Logo
chemijaatominė struktūraizotopaimokslo švietimas

Atominis skaičius ir masės skaičius

Supratimas skirtumo tarp atominio skaičiaus ir masės skaičiaus yra pirmas žingsnis įvaldant periodinę elementų lentelę. Nors atominis skaičius veikia kaip unikalus pirštų atspaudas, apibrėžiantis elemento tapatybę, masės skaičius nurodo bendrą branduolio svorį, leidžiantį mums atskirti skirtingus to paties elemento izotopus.

Akcentai

  • Atominis skaičius yra galutinis protonų skaičius, kuris identifikuoja elementą.
  • Masės skaičius yra bendras sunkiųjų dalelių (protonų ir neutronų) skaičius branduolyje.
  • Atėmus atominį skaičių iš masės skaičiaus, paaiškėja, kiek neutronų yra branduolyje.
  • Izotopai yra atomai, turintys tą patį atominį skaičių, bet skirtingą masės skaičių.

Kas yra Atomo skaičius?

Konkretus protonų skaičius, esantis atomo branduolyje.

  • Tai lemia elemento unikalią tapatybę ir vietą periodinėje lentelėje.
  • Neutralioje atomo branduolyje atominis skaičius taip pat lygus elektronų skaičiui.
  • Ši reikšmė niekada nesikeičia konkrečiam elementui, nepriklausomai nuo jo būsenos.
  • Mokslinėje notacijoje jis paprastai žymimas simboliu „Z“.
  • Šiuolaikinėje chemijoje elementai išdėstyti didėjančia šio skaičiaus tvarka.

Kas yra Masės skaičius?

Bendras protonų ir neutronų, esančių atomo branduolyje, skaičius.

  • Tai rodo apytikslę bendrą individualaus atomo masę.
  • Skirtingai nuo atominio skaičiaus, ši vertė gali skirtis tarp to paties elemento atomų.
  • Izotopinėje notacijoje jis žymimas simboliu „A“.
  • Atėmus atominį skaičių iš šios vertės, paaiškėja neutronų skaičius.
  • Elektronai į šį skaičių neįtraukiami, nes jų masė yra nereikšminga.

Palyginimo lentelė

FunkcijaAtomo skaičiusMasės skaičius
ApibrėžimasTik protonų skaičiusProtonų ir neutronų suma
Mokslinis simbolisZA
VaidmuoApibrėžia elementąNustato izotopą
Vieta notacijojePaprastai rašoma kaip indeksasPaprastai rašoma viršutiniu indeksu
KintamumasFiksuotas kiekvienam elemento atomuiGali kisti (formuojant izotopus)
Periodinės lentelės naudojimasPagrindiniai rūšiavimo kriterijaiTiesiogiai nenurodyta (vietoj jos naudojama vidutinė masė)

Išsamus palyginimas

Tapatybė ir masė

Atomo numeris yra atomo „identifikavimo kortelė“; jei pakeičiate protonų skaičių, pakeičiate patį elementą. Anglis visada yra anglis, nes ji turi šešis protonus. Kita vertus, masės numeris apibūdina konkretaus atomo svorį. Nors kiekvienas anglies atomas turi šešis protonus, kai kurie turi daugiau neutronų nei kiti, todėl masės numeriai skiriasi, nors elementas išlieka anglis.

Subatominių dalelių skaičiavimas

Šie du skaičiai kartu pateikia išsamų atomo anatomijos vaizdą. Pažvelgus į atominį skaičių, iš karto sužinote protonų skaičių. Norėdami sužinoti neutronų skaičių, tiesiog atimkite atominį skaičių iš masės skaičiaus. Šis paprastas aritmetinis veiksmas yra pagrindas suprasti, kuo izotopai skiriasi savo fizinėmis savybėmis, nepaisant to, kad jų cheminės savybės yra tokios pačios.

Izotopai ir variacijos

Masės skaičius yra pagrindinis kintamasis, kuris sukuria izotopus. Pavyzdžiui, vandenilis-1, vandenilis-2 (deuteris) ir vandenilis-3 (tritis) turi bendrą atominį skaičių 1. Tačiau jų masės skaičiai yra atitinkamai 1, 2 ir 3, nes juose yra nulis, vienas arba du neutronai. Šis pokytis gali turėti įtakos atomo stabilumui, o kai kuriais atvejais sukelti radioaktyvias savybes.

Žymėjimas ir standartai

Standartinėje cheminėje notacijoje masės numeris nurodomas elemento simbolio viršuje kairėje, o atominis numeris – apačioje kairėje. Šis vaizdinis elementų rinkinys leidžia mokslininkams greitai įvertinti branduolio vidinę struktūrą. Nors periodinėje lentelėje rodoma „atominė masė“ – visų natūraliai susidarančių izotopų svertinis vidurkis – konkretaus atomo masės numeris visada yra sveikasis skaičius.

Privalumai ir trūkumai

Atomo skaičius

Privalumai

  • +Universalus elemento identifikatorius
  • +Numato chemines savybes
  • +Tvarko periodinę lentelę
  • +Rodo elektronų skaičių

Pasirinkta

  • −Ignoruoja neutronų skaičių
  • −Neatspindi masės.
  • −Statinis visiems izotopams
  • −Neišsamus branduolinis vaizdas

Masės skaičius

Privalumai

  • +Identifikuoja konkrečius izotopus
  • +Apskaičiuoja neutronų skaičių
  • +Rodo branduolinį stabilumą
  • +Atspindi atominį svorį

Pasirinkta

  • −Ne periodinėje lentelėje
  • −Pokyčiai vieno elemento viduje
  • −Neidentifikuoja elemento
  • −Reikalingas neutronų atimtis

Dažni klaidingi įsitikinimai

Mitas

Masės skaičius yra toks pat kaip atominis svoris periodinėje lentelėje.

Realybė

Periodinėje lentelėje atominis svoris yra dešimtainis, nes tai yra visų izotopų vidurkis. Masės skaičius visada yra sveikasis skaičius, žymintis konkretaus atomo protonų ir neutronų skaičių.

Mitas

Atomo numerį galite pakeisti nekeisdami elemento.

Realybė

Jei keičiasi atominis numeris, keičiasi ir elementas. Pavyzdžiui, jei azoto atomas (atominis numeris 7) praranda protoną, jis tampa anglies atomu (atominis numeris 6).

Mitas

Elektronai yra masės skaičiaus dalis, nes jie yra atomo dalis.

Realybė

Elektronai yra tokie neįtikėtinai lengvi (maždaug 1/1836 protono masės), kad jie reikšmingai neprisideda prie atomo masės. Todėl jie neįtraukiami į masės skaičių.

Mitas

Visi elemento atomai turi tą patį masės skaičių.

Realybė

Dauguma elementų turi daug izotopų, o tai reiškia, kad to paties elemento atomai dažnai turi skirtingą neutronų skaičių ir, atitinkamai, skirtingą masės skaičių.

Dažnai užduodami klausimai

Kaip rasti neutronų skaičių naudojant šias dvi vertes?
Neutronų skaičiaus nustatymas yra paprasta atimties užduotis. Jūs imate masės skaičių (protonų ir neutronų sumą) ir atimate atominį skaičių (tik protonus). Rezultatas yra branduolyje esančių neutronų skaičius. Pavyzdžiui, jei atomo masės skaičius yra 14, o atominis skaičius – 6, jame yra 8 neutronai.
Ar masės skaičius gali būti mažesnis už atominį skaičių?
Ne, tai fiziškai neįmanoma. Kadangi masės skaičius yra protonų ir neutronų suma, o atominis skaičius yra tik protonai, masės skaičius visada bus lygus arba didesnis už atominį skaičių. Vienintelis atvejis, kai jie yra lygūs, yra vandenilis-1, turintis vieną protoną ir nulį neutronų.
Kur šie skaičiai yra periodinėje lentelėje?
Standartinėje periodinėje lentelėje atominis numeris paprastai yra aiškiai matomas elemento kvadrato viršuje. Įdomu tai, kad konkretaus atomo masės numeris paprastai nenurodomas. Vietoj to, apačioje matysite „Vidutinę atominę masę“, kuri yra apskaičiuotas visų gamtoje randamų to elemento izotopų vidurkis.
Kodėl atominis skaičius vadinamas „Z“?
Simbolis „Z“ kilęs iš vokiško žodžio „Zahl“, kuris tiesiog reiškia „skaičius“. Iki šiuolaikinio branduolio supratimo jis buvo vadinamas „Atomzahl“ arba „atominiu skaičiumi“. Ši konvencija išliko tarptautinėje mokslinėje literatūroje ir iki šiol naudojama chemikų protonų skaičiui žymėti.
Ar cheminės reakcijos metu keičiasi masės skaičius?
Ne, standartinių cheminių reakcijų metu masės skaičius išlieka pastovus. Cheminės reakcijos apima elektronų, kurie nėra masės skaičiaus dalis, dalijimąsi arba perdavimą. Tik branduolinės reakcijos, tokios kaip dalijimasis ar sintezė, gali pakeisti protonų arba neutronų skaičių branduolyje.
Kas nutinka, jei atomas turi skirtingus masės skaičius?
Kai atomai turi tą patį atominį skaičių, bet skirtingą masės skaičių, jie vadinami izotopais. Chemiškai jie elgiasi beveik identiškai, nes turi tą patį elektronų skaičių. Tačiau fiziškai jie gali turėti skirtingą tankį, virimo temperatūrą ar radioaktyvumo lygį dėl papildomos masės branduolyje.
Kaip parašyti elementą naudojant izotopų žymėjimą?
Norint užrašyti izotopą, masės skaičius rašomas viršutiniu indeksu (viršuje), o atominis skaičius – apatiniu indeksu (apačioje) kairėje nuo cheminio simbolio. Pavyzdžiui, anglies-14 atveju viršuje būtų „14“, apačioje – „6“, o po jo – didelė raidė „C“. Taip visi branduolio duomenys aiškiai rodomi viename mažame bloke.
Ar atominis skaičius visada yra sveikasis skaičius?
Taip, atominis skaičius visada turi būti sveikasis skaičius. Kadangi negali būti protono dalis, skaičius visada bus sveikasis skaičius. Jei periodinėje lentelėje elemento langelyje matote dešimtainį skaičių, tai yra vidutinė atominė masė, o ne atominis skaičius.
Kodėl masės skaičius yra svarbus medicinoje?
Konkretūs masės skaičiai yra labai svarbūs medicininiam vaizdavimui ir gydymui. Pavyzdžiui, jodas-131 naudojamas skydliaukės problemoms gydyti, nes dėl konkretaus masės skaičiaus jis yra radioaktyvus. Pasirinkdami izotopą su tam tikru masės skaičiumi, gydytojai gali sekti, kaip medžiagos juda per kūną, arba nukreipti gydymą į konkrečias ląsteles.
Ar du skirtingi elementai gali turėti tą patį masės skaičių?
Taip, tai įmanoma, ir šie atomai vadinami „izobarais“. Pavyzdžiui, anglies-14 ir azoto-14 masės skaičius yra 14. Tačiau tai yra visiškai skirtingi elementai, nes jų atomų skaičiai skiriasi (6 anglies ir 7 azoto), o tai reiškia, kad jie turi skirtingą protonų skaičių.

Nuosprendis

Atomo numerį naudokite, kai reikia nustatyti, su kuriuo elementu dirbate, arba jo vietą periodinėje lentelėje. Masės skaičių naudokite, kai skaičiuojate neutronų skaičių arba norite atskirti skirtingus vieno elemento izotopus.

Susiję palyginimai

Alifatiniai ir aromatiniai junginiai

Šiame išsamiame vadove nagrinėjami esminiai alifatinių ir aromatinių angliavandenilių, dviejų pagrindinių organinės chemijos šakų, skirtumai. Nagrinėjame jų struktūrinius pagrindus, cheminį reaktyvumą ir įvairų pramoninį pritaikymą, pateikdami aiškią sistemą, kaip identifikuoti ir naudoti šias skirtingas molekulines klases moksliniame ir komerciniame kontekste.

Alkanas prieš alkeną

Ši palyginimas paaiškina skirtumus tarp alkanų ir alkenų organinėje chemijoje, apimdamas jų struktūrą, formules, reaktyvumą, būdingas reakcijas, fizikines savybes ir dažniausius panaudojimus, kad parodytų, kaip anglies-anglies dvigubojo ryšio buvimas ar nebuvimas veikia jų cheminį elgesį.

Aminorūgštis ir baltymas

Nors aminorūgštys ir baltymai yra iš esmės susiję, jie atstovauja skirtingiems biologinės sandaros etapams. Aminorūgštys yra atskiri molekuliniai statybiniai blokai, o baltymai yra sudėtingos, funkcinės struktūros, susidarančios, kai šie vienetai jungiasi tam tikromis sekomis, kad įgalintų beveik kiekvieną gyvo organizmo procesą.

Angliavandeniai ir lipidai

Angliavandeniai ir lipidai yra pagrindiniai biologinio gyvenimo kuro šaltiniai, tačiau jie labai skiriasi energijos tankiu ir kaupimo savybėmis. Nors angliavandeniai suteikia greitą energijos prieigą ir struktūrinę paramą, lipidai yra labai koncentruotas, ilgalaikis energijos rezervas ir sudaro esminius vandeniui atsparius ląstelių membranų barjerus.

Branduolio dalijimasis ir branduolio sintezė

Didžiulis energijos potencialas atomo branduolyje gali būti panaudotas dviem priešingais būdais: dalijimosi, kai sunkus, nestabilus atomas suskaidomas į mažesnes dalis, ir sintezės, kuri priverčia mažyčius atomus susijungti į didesnį. Nors dalijimasis maitina mūsų dabartinius elektros tinklus, sintezė yra procesas, kuris maitina žvaigždes ir simbolizuoja švarios energijos ateitį.