Pochopenie rozdielu medzi atómovým číslom a hmotnostným číslom je prvým krokom k zvládnutiu periodickej tabuľky. Zatiaľ čo atómové číslo slúži ako jedinečný odtlačok prsta, ktorý definuje identitu prvku, hmotnostné číslo predstavuje celkovú hmotnosť jadra, čo nám umožňuje rozlišovať medzi rôznymi izotopmi toho istého prvku.
Zvýraznenia
Atómové číslo je definitívny počet protónov, ktorý identifikuje prvok.
Hmotnostné číslo je celkový počet ťažkých častíc (protónov a neutrónov) v jadre.
Odčítaním atómového čísla od hmotnostného čísla získate počet prítomných neutrónov.
Izotopy sú atómy s rovnakým atómovým číslom, ale s rôznymi hmotnostnými číslami.
Čo je Atómové číslo?
Špecifický počet protónov nachádzajúcich sa v jadre atómu.
Určuje jedinečnú identitu a pozíciu prvku v periodickej tabuľke.
V neutrálnom atóme sa atómové číslo rovná aj počtu elektrónov.
Táto hodnota sa pre konkrétny prvok nikdy nemení, bez ohľadu na jeho stav.
Vo vedeckej notácii sa zvyčajne označuje symbolom „Z“.
Prvky sú v modernej chémii usporiadané vzostupne podľa tohto čísla.
Čo je Hmotnostné číslo?
Celkový počet protónov a neutrónov nachádzajúcich sa v atómovom jadre.
Predstavuje približnú celkovú hmotnosť jednotlivého atómu.
Na rozdiel od atómového čísla sa táto hodnota môže medzi atómami toho istého prvku líšiť.
V izotopovej notácii je reprezentovaný symbolom „A“.
Odčítaním atómového čísla od tejto hodnoty sa získa počet neutrónov.
Elektróny sú z tohto počtu vylúčené, pretože ich hmotnosť je zanedbateľná.
Tabuľka porovnania
Funkcia
Atómové číslo
Hmotnostné číslo
Definícia
Iba počet protónov
Súčet protónov a neutrónov
Vedecký symbol
Z
A
Úloha
Definuje prvok
Určuje izotop
Poloha v notácii
Zvyčajne sa píše ako dolný index
Zvyčajne sa píše ako horný index
Variabilita
Fixné pre každý atóm prvku
Môže sa meniť (tvorba izotopov)
Použitie periodickej tabuľky
Primárne kritériá triedenia
Nie je priamo uvedené (používa sa priemerná hmotnosť)
Podrobné porovnanie
Identita verzus omša
Atómové číslo je „identifikačným preukazom“ atómu; ak zmeníte počet protónov, zmeníte samotný prvok. Uhlík je vždy uhlík, pretože má šesť protónov. Na druhej strane, hmotnostné číslo opisuje hmotnosť konkrétneho atómu. Zatiaľ čo každý atóm uhlíka má šesť protónov, niektoré majú viac neutrónov ako iné, čo vedie k rôznym hmotnostným číslam, pričom zostávajú uhlíkom.
Výpočet subatomárnych častíc
Tieto dve čísla spolu poskytujú úplný obraz o anatómii atómu. Pohľadom na atómové číslo okamžite poznáte počet protónov. Na zistenie počtu neutrónov jednoducho odčítate atómové číslo od hmotnostného čísla. Táto jednoduchá aritmetika je základom pre pochopenie toho, ako sa izotopy líšia vo svojich fyzikálnych vlastnostiach napriek rovnakému chemickému správaniu.
Izotopy a variácie
Hmotnostné číslo je kľúčovou premennou, ktorá vytvára izotopy. Napríklad vodík-1, vodík-2 (deutérium) a vodík-3 (trícium) majú všetky rovnaké atómové číslo 1. Ich hmotnostné čísla sú však 1, 2 a 3, pretože obsahujú nula, jeden alebo dva neutróny. Táto zmena môže ovplyvniť stabilitu atómu, čo v niektorých prípadoch vedie k rádioaktívnym vlastnostiam.
Notácia a štandardy
V štandardnej chemickej notácii sa hmotnostné číslo umiestňuje v ľavom hornom rohu symbolu prvku, zatiaľ čo atómové číslo sa nachádza v ľavom dolnom rohu. Táto vizuálna zostava umožňuje vedcom rýchlo posúdiť vnútornú štruktúru jadra. Zatiaľ čo periodická tabuľka zobrazuje „atómovú hmotnosť“ – vážený priemer všetkých prirodzene sa vyskytujúcich izotopov – hmotnostné číslo je vždy celé číslo pre konkrétny jednotlivý atóm.
Výhody a nevýhody
Atómové číslo
Výhody
+Univerzálny identifikátor prvku
+Predpovedá chemické vlastnosti
+Usporiada periodickú tabuľku
+Označuje počet elektrónov
Cons
−Ignoruje počet neutrónov
−Neodráža hmotnosť
−Statické pre všetky izotopy
−Neúplný jadrový obraz
Hmotnostné číslo
Výhody
+Identifikuje špecifické izotopy
+Vypočítava počet neutrónov
+Označuje jadrovú stabilitu
+Odráža atómovú hmotnosť
Cons
−Nie je v periodickej tabuľke
−Zmeny v rámci jedného prvku
−Neidentifikuje prvok
−Vyžaduje odčítanie neutrónov
Bežné mylné predstavy
Mýtus
Hmotnostné číslo je rovnaké ako atómová hmotnosť v periodickej tabuľke.
Realita
Atómová hmotnosť v periodickej tabuľke je desatinná, pretože je to priemer všetkých izotopov. Hmotnostné číslo je vždy celé číslo predstavujúce protóny a neutróny konkrétneho atómu.
Mýtus
Atómové číslo môžete zmeniť bez zmeny prvku.
Realita
Ak sa zmení atómové číslo, zmení sa aj prvok. Napríklad, ak atóm dusíka (atómové číslo 7) stratí protón, stane sa uhlíkom (atómové číslo 6).
Mýtus
Elektróny sú súčasťou hmotnostného čísla, pretože sú súčasťou atómu.
Realita
Elektróny sú také neuveriteľne ľahké (približne 1/1836 hmotnosti protónu), že významne neprispievajú k hmotnosti atómu. Preto sú z hmotnostného čísla vylúčené.
Mýtus
Všetky atómy prvku majú rovnaké hmotnostné číslo.
Realita
Väčšina prvkov má viacero izotopov, čo znamená, že atómy toho istého prvku majú často rôzny počet neutrónov a následne aj rôzne hmotnostné čísla.
Často kladené otázky
Ako zistím počet neutrónov pomocou týchto dvoch hodnôt?
Nájdenie počtu neutrónov je jednoduchá odčítacia úloha. Vezmete hmotnostné číslo (súčet protónov a neutrónov) a odčítate atómové číslo (iba protóny). Výsledkom je počet neutrónov ukrytých v jadre. Napríklad, ak má atóm hmotnostné číslo 14 a atómové číslo 6, má 8 neutrónov.
Môže byť hmotnostné číslo menšie ako atómové číslo?
Nie, to je fyzikálne nemožné. Keďže hmotnostné číslo je súčtom protónov a neutrónov a atómové číslo sú len protóny, hmotnostné číslo bude vždy rovnaké alebo väčšie ako atómové číslo. Jediný prípad, kedy sú si rovné, je vodík-1, ktorý má jeden protón a nula neutrónov.
Kde sa tieto čísla nachádzajú v periodickej tabuľke?
V štandardnej periodickej tabuľke sa atómové číslo zvyčajne nachádza výrazne v hornej časti štvorca prvku. Je zaujímavé, že hmotnostné číslo konkrétneho atómu sa zvyčajne neuvádza. Namiesto toho uvidíte v dolnej časti „priemernú atómovú hmotnosť“, čo je vypočítaný priemer všetkých izotopov daného prvku nachádzajúcich sa v prírode.
Prečo sa atómové číslo nazýva „Z“?
Symbol „Z“ pochádza z nemeckého slova „Zahl“, ktoré jednoducho znamená „číslo“. Pred moderným chápaním jadra sa označovalo ako „Atomzahl“ alebo „atómové číslo“. Táto konvencia sa ujala v medzinárodnej vedeckej literatúre a chemici ju dodnes používajú na vyjadrenie počtu protónov.
Mení sa hmotnostné číslo počas chemickej reakcie?
Nie, hmotnostné číslo zostáva počas štandardných chemických reakcií konštantné. Chemické reakcie zahŕňajú zdieľanie alebo prenos elektrónov, ktoré nie sú súčasťou hmotnostného čísla. Iba jadrové reakcie, ako je štiepenie alebo fúzia, môžu zmeniť počet protónov alebo neutrónov v jadre.
Čo sa stane, ak má atóm rôzne hmotnostné čísla?
Keď majú atómy rovnaké atómové číslo, ale rôzne hmotnostné čísla, nazývajú sa izotopy. Chemicky sa správajú takmer identicky, pretože majú rovnaký počet elektrónov. Fyzikálne však môžu mať rôzne hustoty, body varu alebo úrovne rádioaktivity v dôsledku dodatočnej hmotnosti v jadre.
Ako zapíšem prvok pomocou izotopovej notácie?
Na zapísanie izotopu umiestnite hmotnostné číslo ako horný index (hore) a atómové číslo ako dolný index (dole) naľavo od chemického symbolu. Napríklad uhlík-14 by mal hore „14“ a dole „6“, za ktorým by nasledovalo veľké „C“. Toto jasne zobrazuje všetky jadrové údaje v jednom malom bloku.
Je atómové číslo vždy celé číslo?
Áno, atómové číslo musí byť vždy celé číslo. Keďže nemôžete mať zlomok protónu, počet bude vždy celé číslo. Ak v periodickej tabuľke vidíte v políčku prvku desatinné číslo, ide o priemernú atómovú hmotnosť, nie atómové číslo.
Prečo je hmotnostné číslo dôležité v medicíne?
Špecifické hmotnostné čísla sú kľúčové pre lekárske zobrazovanie a liečbu. Napríklad jód-131 sa používa na liečbu problémov so štítnou žľazou, pretože jeho špecifické hmotnostné číslo ho robí rádioaktívnym. Výberom izotopu s určitým hmotnostným číslom môžu lekári sledovať, ako sa látky pohybujú v tele, alebo zamerať sa na špecifické bunky na liečbu.
Môžu mať dva rôzne prvky rovnaké hmotnostné číslo?
Áno, je to možné a tieto atómy sa nazývajú „izobary“. Napríklad uhlík-14 a dusík-14 majú hmotnostné číslo 14. Sú to však úplne odlišné prvky, pretože ich atómové čísla sú odlišné (6 pre uhlík a 7 pre dusík), čo znamená, že majú odlišný počet protónov.
Rozsudok
Atómové číslo použite, keď potrebujete identifikovať, s ktorým prvkom pracujete alebo akú má pozíciu v periodickej tabuľke. Hmotnostné číslo použite pri výpočte počtu neutrónov alebo pri rozlišovaní medzi rôznymi izotopmi jedného prvku.