Чем отличаются атомы изотопов

Строение атома. Изотопы

В 1913 г. английский физик Г. Мозли установил, что положительный заряд ядра атома (в условных единицах) равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

Каждый протон имеет заряд +1, поэтому заряд ядра равен числу протонов. Атом является электронейтральной частицей, поэтому число протонов равно числу электронов. Следовательно:

Например, элемент железо Fe имеет порядковый номер 26. Следовательно, заряд ядра атома железа равен +26, т. е. ядро содержит 26 протонов, а вокруг ядра движутся 26 электронов.

Элементарные частицы имеют следующие абсолютные и относительные массы:

Данные этой таблицы показывают, что масса протона, как и масса нейтрона, приблизительно в 1840 раз больше массы электрона. Протоны и нейтроны находятся в ядре, поэтому масса атома почти равна массе ядра. Масса ядра, как и масса атома, определяется суммой числа протонов и числа нейтронов. Эта сумма называется массовым числом атома.

Атомы одного элемента, которые имеют разные массовые числа, называются изотопами.

Атомы изотопов одного элемента имеют одинаковое число протонов (Z) и отличаются друг от друга числом нейтронов (N).

Изотопы обозначаются символами соответствующих элементов, слева от которых вверху записывают массовое число изотопа, а внизу — порядковый номер (заряд ядра атома) элемента. Например:

12 ₆C — изотоп углерода с массовым числом 12;

18 ₈О — изотоп кислорода с массовым числом 18.

Иногда в символах изотопов записывают только массовые числа ( 12 С, 18 О, 27 Al и т. д.)

Элемент водород имеет три изотопа, каждый из которых имеет свое название:

В названиях изотопов других элементов указываются их массовые числа. Например: 12 ₆С — углерод-12; 35 ₁₇Cl — хлор-35 и т. д.

В природе различные элементы имеют разное число изотопов с разным процентным содержанием каждого из них.

Относительная атомная масса элемента Аr, которая приводится в периодической системе, — это средняя величина массовых чисел природных изотопов этого элемента с учетом процентного содержания каждого изотопа.

Например, в природе все атомы хлора представляют собой два вида изотопов: 35 Cl (процентное содержание 75,5%) и 37 Cl (24,5%). Относительная атомная масса хлора

Химические свойства всех изотопов одного элемента одинаковы. Следовательно, химические свойства элемента зависят не от атомной массы, а от заряда ядра.

Поэтому современная формулировка периодического закона читается так:

Свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома, или порядкового номера элемента.

Формулировка периодического закона Д. И. Менделеевым и современная формулировка не противоречат друг другу, потому что для большинства элементов при увеличении заряда ядра относительная атомная масса тоже увеличивается. Существуют лишь немногие исключения из этого правила. Например, элемент № 18 аргон Ar имеет большую атомную массу, чем элемент № 19 калий K.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему:«Строение атома и атомного ядра» СТРОЕНИЕ-АТОМА-И-АТОМНОГО-ЯДРА.docx (254 Загрузки)

Рефераты по другим темам можно скачать здесь

Источник

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.

Источник

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 M_я – масса ядра, Z – число протонов в ядре, N – число нейтронов в ядре, m_p – масса протона, m_n – 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.

Источник

Разница между Изотопами, Изобарами и Изотонами

Ключевое различие между изотопами, изобарами и изотонами заключается в том, что Изотопы — это атомы с одинаковым числом протонов, но различным количеством нейтронов, Изобары — это атомы разных химических элементов, имеющие одинаковые значения атомной массы, а Изотоны — это атомы разных химических элементов, имеющих одинаковое количество нейтронов в атомном ядре.

Содержание

Что такое Изотопы?

Изотопы — это атомы с одинаковым количеством протонов, но с разным количеством нейтронов. Число протонов в атоме является атомным номером этого атома. Определенный химический элемент имеет фиксированное количество протонов. Следовательно, атомный номер атомов одного и того же химического элемента подобен друг другу.

Изотопы водорода

И зотопы являются атомами одного и того же химического элемента. Общее количество протонов и нейтронов известно как атомная масса. Изотопы имеют разные атомные массы.

Химическое поведение изотопов химического элемента идентично, но физические свойства отличаются друг от друга. Почти все химические элементы имеют изотопы. Известно 275 изотопов 81 стабильного химического элемента. Для конкретного химического элемента существуют стабильные изотопы, а также радиоактивные изотопы (нестабильные).

Что такое Изобары?

Изобары — это атомы разных химических элементов, имеющие одинаковые значения атомной массы. Атомная масса — это сумма протонов и нейтронов в ядре атома. Протон и нейтрон называются как нуклоном. Следовательно, изобары имеют одинаковое количество нуклонов.

Атомные номера этих изобар отличаются друг от друга, потому что разные химические элементы имеют разные атомные номера. Изобарное правило Йозефа Мэттауча гласит, что если два соседних элемента в периодической системе химических элементов имеют изотопы с одинаковым массовым числом, один из этих изотопов должен быть радиоактивным. Если существуют изобары трех последовательных элементов, то первый и последний изобары стабильны, а средний может подвергнуться радиоактивному распаду. Серия изобар представляет собой совокупность различных изотопов, имеющих одинаковую атомную массу.

Что такое Изотоны?

Изотоны — это атомы разных элементов, имеющие одинаковое количество нейтронов в атомном ядре. Изотоны имеют разные атомные номера (количество протонов в ядре отличается друг от друга), а также у них разные атомные массы.

В чем разница между Изотопами, Изобарами и Изотонами?

Заключение — Изотопы, Изобары и Изотоны

Изотопы, изобары и изотоны — это термины, используемые для описания взаимодействий между атомами различных химических элементов. Разница между изотопами, изобарами и изотонами заключается в том, что изотопы — это атомы с одинаковым числом протонов, но различным количеством нейтронов, изобары — это атомы разных химических элементов, имеющие одинаковые значения для атомной массы, а изотоны — это атомы разных элементов, имеющих одинаковое количество нейтронов в атомном ядре.

Источник

Разница между изотопами и элементами

В ключевое отличие между изотопами и элементами заключается в том, что изотопы представляют собой разные формы одного и того же химического элемента, тогда как элементы представляют собой разновидност

Содержание:

В ключевое отличие между изотопами и элементами заключается в том, что изотопы представляют собой разные формы одного и того же химического элемента, тогда как элементы представляют собой разновидности атомов, имеющих одинаковое количество протонов в атомных ядрах.

Одинаковые атомы могут претерпевать небольшие изменения с образованием разных изотопов. Элемент может иметь несколько изотопов. Природа каждого изотопа влияет на природу элемента. Здесь мы будем подробно обсуждать изотопы и элементы, чтобы выяснить разницу между изотопами и элементами.

Что такое изотопы?

Атомы одного и того же элемента могут отличаться друг от друга. Эти разные атомы одного и того же элемента являются изотопами. Они отличаются друг от друга разным количеством нейтронов. Поскольку число нейтронов другое, их массовое число также отличается. Однако изотопы одного и того же элемента имеют одинаковое количество протонов. В природе разные изотопы встречаются в разных количествах. Следовательно, мы можем указать их частоту в процентах, называемую относительной численностью. Например, у водорода есть три изотопа, таких как протий, дейтерий и тритий. Число протонов в их атомных ядрах одинаково, но число нейтронов другое. Их нейтроны и относительные содержания следующие.

Кроме того, количество нейтронов важно для баланса стабильности ядер. Когда ядра становятся слишком тяжелыми, они становятся нестабильными, и, следовательно, эти изотопы становятся радиоактивными. Например, 238 U испускает излучение и распадается на ядра гораздо меньшего размера. Изотопы могут иметь разные свойства из-за разной массы. Например, у них могут быть разные вращения. Таким образом, их спектры ЯМР различаются. Однако их электронное число одинаково, что приводит к аналогичному химическому поведению.

Что такое элементы?

Каждый элемент имеет атомную массу, атомный номер, символ, электронную конфигурацию и т. Д. Хотя большинство элементов встречаются в природе, есть некоторые синтетические элементы, такие как калифорний, америций, эйнштейний и менделевий. Мы можем разделить все элементы на три группы; как металлы, металлоиды и неметаллы.

Кроме того, мы можем разделить их на группы и периоды на основе более конкретных характеристик. Кроме того, элементы в одной группе или периоде имеют определенные общие характеристики, и некоторые свойства могут изменяться последовательно, когда вы проходите через группу или период. Более того, элементы могут подвергаться химическим изменениям с образованием различных соединений; однако мы не можем дальше разрушать элементы простыми химическими методами.

В чем разница между изотопами и элементами?

В качестве еще одного важного различия между изотопами и элементами мы можем сказать, что атомная масса изотопа может быть вычислена простым сложением общей массы протонов и нейтронов в атомных ядрах, тогда как мы можем вычислить атомную массу химического элемента, используя атомную массу. массы его изотопов и их относительное содержание.

Источник