Чем отличаются атомы изотопов одного элемента
Разница между изотопами одного элемента
Установлено, что каждый химический элемент, находящийся в природе – это смесь изотопов (отсюда у них дробные атомные массы). Чтобы понять, чем отличаются изотопы один от другого, необходимо детально рассмотреть строение атома. Атом образует ядро и электронное облако. На массу атома влияют электроны, движущиеся с ошеломительной скоростью по орбиталям в электронном облаке, нейтроны и протоны, входящие в состав ядра.
Определение
Изотопы – это разновидность атомов какого-либо химического элемента. Электронов и протонов в любом атоме всегда равное количество. Поскольку они обладают противоположными зарядами (электроны – отрицательным, а протоны – положительным), атом всегда нейтрален (эта элементарная частица не несет заряда, он равен у нее нулю). При потере или захвате электрона атом теряет нейтральность, становясь либо отрицательным, либо положительным ионом.
Нейтроны не имеют заряда, зато их количество в атомном ядре одного и того же элемента может быть разным. Это никак не сказывается на нейтральности атома, однако влияет на его массу и свойства. Например, в любом изотопе атома водорода есть по одному электрону и протону. А количество нейтронов разное. В протии имеется всего лишь 1 нейтрон, в дейтерии – 2 нейтрона и в тритии – 3 нейтрона. Эти три изотопа заметно отличаются друг от друга по свойствам.
Сравнение
В них разное количество нейтронов, неодинаковая масса и различные свойства. Изотопы обладают идентичным строением электронных оболочек. Это значит, что они довольно близки по химическим свойствам. Поэтому им отведено в периодической системе одно место.
В природе обнаружены изотопы стабильные и радиоактивные (нестабильные). Ядра атомов радиоактивных изотопов способны самопроизвольно превращаться в другие ядра. В процессе радиоактивного распада они испускают различные частицы.
Большинство элементов имеет свыше двух десятков радиоактивных изотопов. К тому же радиоактивные изотопы искусственно синтезированы абсолютно для всех элементов. В естественной смеси изотопов их содержание незначительно колеблется.
Существование изотопов позволило понять, почему в отдельных случаях элементы с меньшей атомной массой обладают большим порядковым номером, чем элементы с большей атомной массой. Например, в паре аргон-калий аргон включает тяжелые изотопы, а калий – легкие изотопы. Поэтому масса аргона больше, чем калия.
Тестовые задания к параграфу 52
1. Изотопы одного и того же химического элемента различаются
| 1) числом электронов | 3) числом нейтронов |
| 2) числом протонов | 4) зарядом ядра |
Думаю, нужно прокомментировать.
Если разница в числе электронов – то это ионы. Если электронов меньше, чем должно быть, то атом имеет общий положительный заряд и называется катионом. Если общее число электронов больше, чем должно быть, то общий заряд атома имеет отрицательную величину, а сам такой атом называется анионом.
Заряд ядра = числу протонов в ядре = порядковому номеру элемента. То есть, атом с иным зарядом ядра будет представлять из себя уже другой элемент.
Определение: химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.
Определение: изотопами называют разновидности одного и того же элемента с разным числом нейтронов в ядре атома.
Ответ: 3) Изотопы одного и того же химического элемента различаются числом нейтронов в ядре атома.
2. Ядро атома 27 13 Al содержит
| 1) 27 протонов и 13 нейтронов | 3) 14 протонов и 13 нейтронов |
| 2) 13 протонов и 14 нейтронов | 4) 13 протонов и 27 нейтронов |
Порядковый номер алюминия 13, значит заряд ядра = +13 = число протонов. Число нейтронов = массовое число (27) – порядковый номер (число протонов) = 27 – 13 = 14.
Ответ: 2) 13 протонов и 14 нейтронов
Химические элементы
Химический элемент
Надо заметить, что на экзамене часто из карточки элемента скрывают распределение электронов и конфигурацию внешнего уровня. Тем не менее, если вы успешно освоили предыдущую тему, то для вас не составит труда написать электронную конфигурацию атома зная его порядковый номер в таблице Д.И. Менделеева (номер уж точно не тронут!))
Протоны, нейтроны и электроны
Вы уже знаете, что порядковый номер элемента в периодической таблице Д.И. Менделеева равен числу протонов, а число протонов равно числу электронов.
Для того чтобы найти число нейтронов в атоме алюминия, необходимо вычесть из атомной массы число протонов:
Получается, что в атоме алюминия 14 нейтронов. Посчитайте число нейтронов, электронов и протонов самостоятельно для атомов бериллия, кислорода, меди. Решение вы найдете ниже.
Если вы поняли суть и научились считать протоны, нейтроны и электроны, самое время приступать к следующей теме.
Изотопы
Лучше всего объяснить, что такое изотопы наглядным примером. Широко известны три изотопа водорода: протий, дейтерий и тритий.
Рассмотрим пример с изотопами лития. Самостоятельно посчитайте количество нейтронов у каждого изотопа. Найдите тот, который включен в таблицу Д.И. Менделеева.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Урок 2. Изотопы элементов
В уроке 2 «Изотопы элементов» из курса «Химия для чайников» рассмотрим что такое изотопы элементов и как правильно их обозначают; кроме того мы научимся определять массовое число, дефект массы и энергию связи ядра. Данный урок полностью опирается на основы химии, изложенные в первом уроке, в котором мы рассмотрели строение атома и атомного ядра, поэтому настоятельно вам рекомендую его изучить от корки до корки.
Что такое изотоп?
Хотя все атомы одного элемента имеют одинаковое число протонов, эти атомы могут отличаться числом имеющихся у них нейтронов. Такие различные атомы одного и того же элемента называются изотопами. Количество протонов, а также количество электронов у изотопа и исходного элемента совпадает. По этой причине в природе существует гораздо больше химических элементов, чем указано в таблице Менделеева, которая систематизирует элементы по числу протонов (порядковый номер).
Например, все атомы Li имеют 3 протона, но в природе существуют изотопы, содержащие от 3 до 5 нейтронов. Для обозначения изотопа, слева от символа элемента подписывают нижним индексом его порядковый номер, а верхним — массовое число. Массовое число — это суммарное число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре, численно близкое к атомной массе элемента. Нижний индекс, обозначающий порядковый номер элемента, указывать не обязательно, так как все атомы лития имеют в своем ядре по 3 протона. Также, обсуждая эти изотопы, можно пользоваться записью «литий-6» и «литий-8».
Пример 1. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме урана-238? Запишите символ этого изотопа.
Решение: Порядковый номер урана (см. таблицу Менделеева) равен 92, а массовое число изотопа равно 238 (по условию). Следовательно, он содержит 92 протона, 92 электрона и 238 — 92 = 146 нейтронов. Его символ 238 U.
Дефект массы и энергия связи ядра
Затронув тему изотопов, нельзя пройти мимо феномена дефект массы ядра. Когда из отдельных нуклонов образуется атомное ядро, часть их массы превращается в энергию. Другими словами, вот взяли вы щепотку протонов и нейтронов, хорошенько их смяли вместе, и получили ядро, но его масса будет меньше массы исходных компонентов. Это и есть дефект масс. Формула для расчета дефекта массы ядра:
где Mя – масса ядра, Z – число протонов в ядре, N – число нейтронов в ядре, mp – масса протона, mn – масса нейтрона.
Если к атому подвести энергию (которая эквивалентна дефекту масс), то можно разделить его ядро обратно на нуклоны. Эта энергия носит название энергия связи ядра. Формула для расчета энергии связи ядра:
где с — скорость света, ∆m — дефект массы ядра
Проверьте себя, как вы усвоили понятия дефект массы и энергия связи ядра, самостоятельно решив задачу пользуясь формулами выше.
Пример 2. Если образовать атом углерода-12 из субатомных частиц, какое значение будет иметь дефект масс?
Теперь нам известно, что каждый изотоп элемента характеризуется порядковым номером (суммарным числом протонов), массовым числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомной массой (массой атома, выраженной в атомных единицах массы). Поскольку дефект массы при образовании атома очень мал, массовое число обычно совпадает с атомной массой изотопа, округленной до ближайшего целого числа. (Например, атомная масса хлора-37 равна 36,966, что после округления дает 37.) Если в природе встречается несколько изотопов одного элемента, то экспериментально наблюдаемая атомная масса (естественная атомная масса) равна средневзвешенному значению атомных масс отдельных изотопов. Это средневзвешенное значение определяется соответственно относительному содержанию изотопов в природе. Хлор существует в природе в виде смеси из 75,53% хлора-35 (атомная масса 34,97 а.е.м.) и 24,47% хлора-37 (36,97 а.е.м.), поэтому средневзвешенное значение масс этих изотопов равно
Атомные массы, указанные в таблице Менделеева представляют собой во всех случаях средневзвешенные значения атомных масс изотопов, встречающихся в природе, и именно этими значениями мы будем пользоваться в дальнейшем, за исключением тех случаев, когда будет обсуждаться какой-нибудь конкретный изотоп. Все изотопы одного элемента в химическом отношении ведут себя практически одинаково. На рисунке ниже изображены состав и свойства некоторые атомов, ионов и изотопов элементов.
Пример 3. Магний (Mg) в основном состоит из трех естественных изотопов: 78,70% всех атомов магния имеют атомную массу 23,985 а.е.м., 10,13% — 24,986 а.е.м. и 11,17% — 25,983 а.е.м. Сколько протонов и нейтронов содержится в каждом из этих трех изотопов? Чему равно средневзвешенное значение их атомных масс?
Решение: Все изотопы магния содержат по 12 протонов. Изотоп с атомной массой 23,985 а.е.м. имеет массовое число 24 (суммарное число протонов и нейтронов), следовательно, он имеет 24 — 12 = 12 нейтронов. Символ этого изотопа 24 Mg. Аналогично находим, что изотоп с атомным весом 24,986 а.е.м. имеет массовое число 25, содержит 13 нейтронов и имеет символ 25 Mg. Третий изотоп (25,983 а.е.м.) имеет массовое число 26, содержит 14 нейтронов и имеет символ 26 Mg. Средняя атомная масса магния находится следующим образом:
Надеюсь урок 2 «Изотопы элементов» помог вам понять что из себя представляют изотопы. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Чем атом отличается от элемента. Чем отличаются атомы? Что такое изотопы
Чем отличаются понятия «атом» и «молекула»? и получил лучший ответ
Ответ от Диана Мамина [гуру]
Молекула состоит из атомов.
Ответ от НЕТ [гуру]
Кроме общих мест, ещё и родом.
Ответ от Мариям Абдулла [новичек]
еще у атомов электрический заряд, тогда как молекула нейтральна
Ответ от Мурват Казымов [новичек]
атом это то из чего состоит молекула
Вся материя вокруг нас, которую мы видим, состоит из различных атомов. Атомы отличаются друг от друга строением, размером и массой. Существует более 100 видов различных атомов, более 20 видов атомов были получены человеком и не встречаются в природе, так как неустойчивы и распадаются по более простые атомы.
Существующие химические элементы перечислены в Периодической таблице Менделеева. Часто о ней говорят как о системе (периодическая система), потому что существуют определенные строгие правила по которым тот или иной элемент помещается в свою ячейку таблицы. В строках и столбцах периодической таблицы наблюдаются закономерные изменения свойств элементов. Таким образом, у каждого элемента в таблице есть свой номер.
Атомы химических элементов не изменяются в результате химических реакций. Изменяется набор веществ, образуемых атомами, но не они сами. Например, если в результате химической реакции угольная кислота (H 2 CO 3) разложилась на воду (H 2 O) и углекислый газ (CO 2), то никаких новых атомов не образовалось. Изменились лишь связи между ними.
Таким образом, атом можно определить как мельчайшую химически неделимую частицу вещества.
Самым распространенным элементом во Вселенной является водород, затем следует гелий. Это самые простые по строению химические элементы. На остальные химические элементы приходится около 0,1% от всех атомов. Однако атомы остальных химических элементов имеют большую массу, чем атомы водорода и гелия. Поэтому если выражать содержание остальных химических элементов во Вселенной в массовых процентах, то на них придется 2% от массы всего вещества Вселенной.
На Земле распространенность химических элементов сильно отличается, если рассматривать всю Вселенную. На Земле преобладают кислород (O) и кремний (Si). На их долю приходится около 75% массы Земли. Далее идут по убыванию алюминий (Al), железо (Fe), кальций (Ca), натрий (Na), калий (K), магний (Mg), водород (H) и многие другие элементы.
Атом и ион – элементарные частицы химических элементов. Эти частицы являются носителями свойств элементов. Отличаются они зарядами: атом нейтрален, а ион бывает положительно или отрицательно заряженным.
Определение
Атом – электрически нейтральная микроскопическая частица химического элемента, определяющая его свойства. Центр атома – положительно заряженное ядро, окруженное электронным облаком, по орбиталям которого движутся электроны. Атомы, присоединяя или отдавая электроны, превращаются в ионы.
Ионы – микроскопические электрически заряженные, одноатомные или многоатомные и химически активные частицы. Они обладают положительным (катионы) или отрицательным (анионы) зарядом. Ионы образуются из атомов или групп атомов, приобретающих электроны или, наоборот, теряющих их.
Ионы – самостоятельные частицы, встречающиеся в любых агрегатных состояниях. Они есть в газах (в атмосфере), в кристаллах, в жидкостях (и растворах, и расплавах) и в плазме (межзвездном пространстве.)
Ионы в химических реакциях способны взаимодействовать между собой, с молекулами и атомами. В растворах эти активные частицы образуются в процессе электролитической диссоциации и определяют свойства электролитов.
Сравнение
Атом всегда электрически нейтрален, ион, напротив, заряженная частица. У атомов внешние энергетические уровни, как правило, не завершены (исключением является группа благородных газов). У ионов же внешние уровни завершены.
Ион в противоположность атому не способен обладать свойствами простого вещества. Например, металлический калий вступает в бурную реакцию с водой, продуктами которой становится водород и щелочь. А ионы калия, имеющиеся в составе солей калия, не обладают подобными свойствами. Хлор – желто-зеленый ядовитый газ, а его ионы не ядовиты и бесцветны.
Цвет меди – красный, а ее ионы в растворах приобретают голубую окраску. Кристаллы йода – серые, пары – фиолетовые, спиртовой раствор – красно-бурого цвета, в смеси с крахмалом он дает синее окрашивание. Ионы йода не могут изменить окраску крахмала, они бесцветны.
Выводы сайт
В переводе «атом» означает неделимый. Назван он так потому, что долгое время его считали наименьшей частью вещества. Но дальнейшее развитие науки показало, что это не так. Итак, давайте разберемся, из чего состоит атом и чем отличаются атомы различных элементов.
Строение атома
Атомы различных элементов
Поскольку количество протонов у различных атомов разное, массы у них тоже отличаются. Масса элемента в основном формируется протонами и нейтронами, ведь вес электронов ничтожно мал. Но даже у атомов одного и того же элемента вес может отличаться из-за разного количества нейтронов в ядре. Атомы, у которых количество нейтронов отличается от количества протонов, называют изотопами. Например, в природе существуют атомы углерода С12 (6 протонов и 6 нейтронов), С13 (6 протонов и 7 нейтронов) и другие разновидности с содержанием нейтронов от 2 до 16.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
ДРУГОЕ
Иностранное слово «альфа» прочно прижилось в русском языке и встречается в самых разных сочетаниях. О том,…
Слово «ядро» означает сердцевину чего-либо, имеющую форму шара. Однако значения у данного понятия могут быть разными, в…
Каждый из нас хоть раз, но любовался прекрасным ночным небом, усыпанным множеством звёзд. Не задумывались ли вы о том,…
Определение большого адронного коллайдера звучит так: БАК является ускорителем заряженных частиц, и создан он с целью…
Существует невидимая сила, которая протекает внутри биологических объектов и неживой среды. Эта сила называется…
Не так много людей хорошо разбираются в различных терминах, теориях и законах физики и химии. А некоторые, может быть,…
Реакции между разного рода химическими веществами и элементами являются одним из главных предметов изучения в химии.…
Понятие вещества изучается сразу несколькими науками. Вопрос о том, какие есть вещества, мы разберём с двух точек…
На уроках химии в школе учат решать различные задачи, популярными среди которых являются задачи на вычисление…
Электрический заряд – физическая величина, которая определяет способность тела принимать участие в электромагнитных…
Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, он получает атом в результате полного принятия электронов, его…
Чем отличаются атомы?
В переводе «атом» означает неделимый. Назван он так потому, что долгое время его считали наименьшей частью вещества. Но дальнейшее развитие науки показало, что это не так. Итак, давайте разберемся, из чего состоит атом и чем отличаются атомы различных элементов.
Строение атома
Атомы различных элементов
Поскольку количество протонов у различных атомов разное, массы у них тоже отличаются. Масса элемента в основном формируется протонами и нейтронами, ведь вес электронов ничтожно мал. Но даже у атомов одного и того же элемента вес может отличаться из-за разного количества нейтронов в ядре. Атомы, у которых количество нейтронов отличается от количества протонов, называют изотопами. Например, в природе существуют атомы углерода С12 (6 протонов и 6 нейтронов), С13 (6 протонов и 7 нейтронов) и другие разновидности с содержанием нейтронов от 2 до 16.