Număr atomic, număr de masă și izotopi

Numărul atomic este notat cu Z și ne arată numărul de protoni din nucleu. Poți găsi numărul atomic în tabelul periodic. În acest videoclip vom analiza hidrogenul. Deci hidrogenul are numărul atomic unu. Uite-l aici, deci există un proton în nucleul atomului de hidrogen. Într-un atom neutru, numărul de protoni este egal cu numărul de electroni, deoarece atomul neutru nu are sarcină, iar sarcinile pozitive ale protonilor echilibrează complet sarcinile negative ale electronilor. Haideți să continuăm prin a reprezenta atomul de hidrogen. Știm că numărul atomic al hidrogenului este unu, deci avem un proton în nucleu. Uite aici acest proton din nucleu și deoarece vorbim despre un atom neutru de hidrogen, avem și un electron. Voi desena acel electron undeva în afara nucleului, folosindu-mă de modelul simplificat al lui Bohr. Deci un atom nu arată chiar în acest mod, dar e un mod foarte simplu care te va ajuta să înțelegi. Așadar aceasta e o versiune a atomului de hidrogen. Acesta e un izotop al hidrogenului. Numele acestuia este protiu. Îi voi scrie numele chiar aici. Deci acesta este protiu, iar acum haideți să vorbim despre izotopi. Izotopii sunt atomi ai aceluiași element. Vorbim despre hidrogen acum. Care diferă prin numărul de neutroni din nucleu. Acum haideți să vorbim despre următorul izotop al hidrogenului. Acesta se numește deuteriu. Îi voi scrie numele chiar aici. Deuteriul este hidrogen, deci trebuie să aibă un proton în nucleu și un electron în afara nucleului, dar dacă citești definiția izotopului, atomii aceluiași element care diferă prin numărul de neutroni, protiul având zero neutroni în nucleu. Deuteriul are un neutron. Iar acum voi reprezenta neutronul deuteriului. Voi folosi albastru, deci neutronii vor fi desenați în albastru. Deci deuteriul are un neutron și cum neutronii au masă, deuteriul are masa mai mare decât protiul. Așadar izotopii au mase diferite, deoarece diferă prin numărul de neutroni. Remarcă totuși că izotopii au același număr atomic, deci au același număr de protoni în nucleu. Și aici avem un proton în nucleu. Și acest lucru e important, deoarece dacă schimbi numărul de protoni, se schimbă elementul, iar noi nu facem asta acum. Discutăm despre atomii aceluiași element. Deuteriul este încă hidrogen, mai bine zis un izotop al său. În final, ultimul izotop, tritiu. Acesta are un proton în nucleu, un electron în afara nucleului pe care îl desenăm aici și el trebuie să difere prin numărul de neutroni, deci tritiul are 2 neutroni. Voi desena acum doi neutroni aici în nucleu. Aceștia sunt izotopii hidrogenului. Cum diferențiem diverși izotopi? Ei bine, vom scrie mici simboluri pentru a reprezenta acești izotopi. Simbolul pe care îl vom desena aici pentru protiu va conține simbolul elementului, care, evident, este hidrogen, iar apoi aici jos vom scrie numărul atomic. Deci indicele inferior este numărul atomic, în acest caz unu, deoarece există un proton în nucleu, iar indicele superior reprezintă numărul de masă. Voi da acum un pic mai jos ca să ne uităm la definiția numărului de masă. Numărul de masă este suma dintre numărul protonilor și al neutronilor din nucleu, adică protoni și neutroni la un loc, simbolul său fiind A. Deci A reprezintă numărul de masă, acesta fiind egal cu numărul protonilor, adică cu numărul atomic pe care l-am notat cu Z, plus numărul de neutroni. Așadar A este egal cu Z + N. Acum haideți să analizăm cazul protiului. În nucleu există doar un proton și zero neutroni, prin urmare unu plus zero ne dă un număr de masă egal cu unu. Voi folosi roșu pentru numărul de masă, ca să îl putem distinge. Bun, deci numărul de masă este roșu și dați să folosesc o altă culoare pentru numărul atomic. Pentru acesta voi folosi magenta. Așadar indicele inferior este numărul atomic adică Z, iar indicele superior este numărul de masă, adică A. Prin urmare, acest simbol reprezintă izotopul numit protiu. Haideți să îl desenăm pe cel pentru deuteriu. Acesta este hidrogen, deci punem un H aici. Avem încă un singur proton în nucleu, exact un singur proton, deci punem numărul atomic unu. Numărul de masă reprezintă indicele superior adică numărul total de protoni și neutroni. Ne uităm chiar aici în nucleu. Avem un proton și un neutron. Deci 1 + 1 = 2. Prin urmare punem un doi la indicele superior. Iar în final, scriem tritiul, care este tot hidrogen. Deci aici scriem hidrogen. În nucleu există un proton, avem numărul atomic unu, deci punem un 1 aici. Iar numărul total de protoni și neutroni este trei. Un proton plus doi neutroni ne dă trei. Așadar acesta este simbolul pentru tritiu. Deci aceștia sunt izotopii hidrogenului, iar folosirea celor trei simboluri ne permite să îi diferențiem. Acum haideți să utilizăm ce am învățat și să facem câteva exerciții. Haideți să analizăm simbolul carbonului. Aici avem carbon cu indicele inferior 6 și indicele superior 12. Dacă dorim să aflăm câți protoni, electroni și neutroni are acest atom. Să începem cu protonii. Cunoaștem faptul că indicele inferior reprezintă numărul atomic, acesta fiind egal cu numărul de protoni. Prin urmare, acest atom de carbon are 6 protoni. Fiind un atom neutru, numărul electronilor trebuie să fie egal cu cel al protonilor. Deoarece atomul are 6 protoni, trebuie să aibă și 6 electroni. Nu în ultimul rând, cum putem determina numărul de neutroni? Ei bine, haideți să scriem formula despre care am discutat anterior. Numărul de masă este egal cu suma dintre numărul atomic și numărul de neutroni. Numărul de masă este acesta, adică 12. Deci îl putem înlocui în ecuație cu 12. Numărul atomic este 6, uite-l aici. Introducem un 6 în ecuație. Apoi adunăm numărul de neutroni. Deci plus numărul de neutroni. Prin urmare, numărul de neutroni este egal cu 12 - 6, care, desigur, dă 6. Avem deci șase neutroni. Așadar trebuie doar să scazi numărul atomic din numărul de masă și vei obține numărul neutronilor din atom. Haideți să mai facem un exercițiu. Avem tot carbon, dar de data aceasta indicele superior este 13. Numărul atomic nu se schimbă atunci când vorbim despre izotopi. Dacă schimbi numărul atomic, se schimbă elementul. Prin urmare avem tot 6 protoni în nucleul acestui atom și, într-un atom neutru, trebuie să avem un număr egal de electroni. Deci avem 6 electroni și în final, câți neutroni are acest atom? Exact cum am procedat anterior, scădem numărul atomic din numărul de masă. Avem deci doar de rezolvat 13 - 6 pentru a determina numărul de neutroni. Deci 13 - 6 e desigur egal cu 7. Prin urmare acest atom are șapte neutroni. Un alt mod de a reprezenta izotopi, să zicem că dorim să îl reprezentăm pe acesta într-un mod diferit, ei bine îl poți vedea reprezentat folosind numele elementului. Deci acesta este carbon. După denumire, se pune o cratimă iar apoi se scrie numărul de masă. Prin urmare, carbon-13 se referă la acest izotop al carbonului, notația folosită fiind cea cu cratimă. Permiteți-mi acum să scriu chiar aici această denumire. Bun, haideți să mai facem un exemplu. Haideți să facem unul care pare ceva mai dificil. Haideți să luăm uraniu. Deci U este simbolul pentru uraniu. Numărul atomic al uraniului este 92. Numărul de masă al acestui izotop este 235. Câți protoni, electroni și neutroni sunt în acest atom de uraniu? Pentru numărul de protoni ne uităm la numărul atomic, acesta fiind 92. Prin urmare atomul are 92 de protoni. Într-un atom neutru, numărul electronilor este egal cu numărul protonilor. Deci atomul are 92 de electroni, iar în final, pentru a determina numărul de neutroni, scădem acest număr din numărul de masă. Deci trebuie doar să calculăm 235 - 92, rezultatul fiind 143. Așadar atomul are 143 de neutroni.