Wie viele Protonen, Neutronen und Elektronen enthält ein Atom?

Um zu verstehen, wie man die Protonen, Elektronen und Neutronen in einem Atom bestimmt, müssen wir zuerst wissen, welche Eigenschaften diese subatomaren Teilchen haben. Ein Atom ist die kleinste Einheit, in die ein Element zerlegt werden kann, ohne seine chemischen Eigenschaften zu verlieren . Atome bestehen aus noch kleineren Teilchen, subatomaren Teilchen, und es gibt im Grunde drei davon: Elektronen, Protonen und Neutronen.

Elektronen sind negativ geladen und die leichtesten subatomaren Teilchen, aus denen Atome bestehen. Die Ladung von  Protonen  ist positiv, und Protonen wiegen etwa 1.836-mal mehr als Elektronen. Die einzigen subatomaren Teilchen, die keine elektrische Ladung haben, sind  Neutronen,  die ungefähr so ​​viel wiegen wie Protonen.

Die Protonen und Neutronen sind im Zentrum des Atoms gruppiert und bilden den Atomkern, während die Elektronen sich auf verschiedenen Bahnen um den Atomkern bewegen.

Welche Schritte sind zu befolgen, um die Anzahl der subatomaren Teilchen in einem Atom herauszufinden?

1. Informieren Sie sich über das interessante Objekt

Wir können die grundlegenden Informationen über ein Element im Periodensystem finden , einschließlich der Anzahl der Protonen und Elektronen. Die Anzahl der Protonen ist gleich der Ordnungszahl des Elements, dargestellt durch den Buchstaben Z, und die Anzahl der Elektronen ist gleich der Anzahl der Protonen. Einige Versionen des Periodensystems enthalten auch die Isotopenzusammensetzung jedes Elements, d. h. jener Atome, die die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen haben.

2. Wie man die Anzahl der Protonen herausfindet

Jedes Element wird durch die Anzahl der Protonen in jedem seiner Atome definiert. Egal wie viele Elektronen oder Neutronen ein Atom hat, das Element wird immer durch die Anzahl der Protonen definiert. Insbesondere ist es möglich, ein Atom zu haben, das nur aus einem Proton besteht: ionisiertem Wasserstoff. Das Periodensystem ist nach der ansteigenden Ordnungszahl der Elemente organisiert, sodass die Anzahl der Protonen die Nummer des Elements in der Tabelle ist; Beispielsweise beträgt die Protonenzahl für Wasserstoff 1, für Zink 30 Protonen.

Wenn Sie die Atommasse eines Isotops haben, können Sie die Anzahl der Protonen finden, indem Sie die Anzahl der Neutronen von der Atommasse abziehen. Aber wenn Sie das Atomgewicht haben,das ist der gewichtete Durchschnitt mit der Isotopenhäufigkeit der Atommasse der verschiedenen Isotope, aus denen ein Element besteht, können unterschiedliche Situationen auftreten. Sehen wir uns einige Beispiele an. Wenn Sie ein Element mit einem Atomgewicht nahe 2 haben, besteht die einzige Möglichkeit darin, dass es hauptsächlich aus einem Wasserstoffisotop, Deuterium, besteht, das ein Neutron in seinem Kern hat, da das nächste Element im Periodensystem, Helium, sie sind haben kein Isotop, das nur Protonen ohne Neutronen hat. Liegt das Atomgewicht dagegen bei etwa 4, handelt es sich um Helium, dessen häufigstes Isotop 2 Protonen und 2 Neutronen im Kern hat (obwohl es auch ein stabiles Isotop mit nur einem Neutron und der Atommasse 3 hat). Aber was könnten wir sagen, wenn das Atomgewicht bei etwa 3 liegt.

3. Wie man die Anzahl der Elektronen herausfindet

Im Allgemeinen ist die Anzahl der Elektronen in einem Atom gleich der Anzahl der Protonen, und das Atom hat dann eine Nettoladung von Null oder eine neutrale Ladung, aber manchmal sind die Anzahl der Protonen und Elektronen in einem Atom nicht gleich, also hat das Atom eine positive oder negative Nettoladung und wird als Ion oder ionisiertes Atom bezeichnet. Wenn wir die Nettoladung des Atoms kennen, ist es möglich, die Anzahl der Elektronen zu bestimmen, indem wir die Ladung unter Berücksichtigung des Ladungsvorzeichens von der Anzahl der Protonen im Kern abziehen. Ein Atom mit einer positiven Nettoladung und mehr Protonen als Elektronen wird als Kation bezeichnet, während ein Anion eine negative Nettoladung hat und mehr Elektronen als Protonen hat. Neutronen haben keine elektrische Nettoladung, daher ist die Anzahl der Neutronen im Kern für diese Berechnung nicht relevant.

Es ist wichtig zu beachten, dass chemische Reaktionen die Anzahl der Protonen in einem Atom nicht ändern, deren Anzahl die Nettoladung des Atoms bestimmt, indem sie bei den auftretenden chemischen Reaktionen Elektronen abgeben oder aufnehmen. 

Beispiele

Wenn ein Ion eine positive Nettoladung von zwei Einheiten hat, wie Zn ²⁺ , bedeutet dies, dass die Anzahl der Protonen die Anzahl der Elektronen um zwei Einheiten übersteigt. Die Ordnungszahl von Zink (Zn) ist 30, also beträgt die Anzahl der Elektronen in diesem Atom nach der vorherigen Regel 28: 30 – 2 = 28 Elektronen.

Wenn ein Ion eine negative Nettoladung von einer Einheit hat, wie F ^– , dann übersteigt die Anzahl der Elektronen die Anzahl der Protonen um eine Einheit. Die Ordnungszahl von Fluor (F) ist 9, also beträgt die Anzahl der Elektronen in diesem Atom nach der vorherigen Regel 10: 9 – (-1) = 10.

4. Wie man die Anzahl der Neutronen herausfindet

Die Anzahl der Neutronen in einem Isotop errechnet sich aus seiner Massenzahl minus der Anzahl der Protonen. Um die Anzahl der Neutronen in einem Atom zu bestimmen, muss man seine Massenzahl kennen. Im Periodensystem finden wir das Atomgewicht jedes Elements, das, wie wir bereits gesagt haben, der gewichtete Durchschnitt mit der Isotopenhäufigkeit der Atommasse der Isotope ist, aus denen es besteht (deshalb können Gewichte im Periodensystem gefunden werden Tabelle Ordnungszahlen mit Dezimalzahlen, während die Atommasse eine ganze Zahl ist, zu definieren als die Summe der Anzahl der Neutronen und Protonen des Isotops). Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Neutronen vom Isotop eines betrachteten Elements abhängt, also keine Eigenschaft des Elements selbst ist. Zum Beispiel, Das am häufigsten vorkommende Wasserstoffisotop ist dasjenige mit nur einem Proton und keinem Neutron, aber ein kleiner Bruchteil der in der Natur vorkommenden Wasserstoffatome entspricht dem Isotop mit einem Neutron, Deuterium. Die meisten Versionen des Periodensystems enthalten nicht die isotopische Zusammensetzung der Elemente, daher können wir in diesem Fall nicht die Informationen erhalten, die zur Bestimmung der Anzahl der Neutronen der Isotope eines Elements erforderlich sind, und wir müssen speziell nach den Informationen des Isotops suchen Wir studieren. In der Praxis wird ein Isotop durch die Anzahl der Protonen, die dem Element entsprechen, zu dem es gehört, und seiner Anzahl an Neutronen definiert. Die meisten Versionen des Periodensystems enthalten nicht die isotopische Zusammensetzung der Elemente, daher können wir in diesem Fall nicht die Informationen erhalten, die zur Bestimmung der Anzahl der Neutronen der Isotope eines Elements erforderlich sind, und wir müssen speziell nach den Informationen des Isotops suchen Wir studieren. In der Praxis wird ein Isotop durch die Anzahl der Protonen, die dem Element entsprechen, zu dem es gehört, und seiner Anzahl an Neutronen definiert. Die meisten Versionen des Periodensystems enthalten nicht die isotopische Zusammensetzung der Elemente, daher können wir in diesem Fall nicht die Informationen erhalten, die zur Bestimmung der Anzahl der Neutronen der Isotope eines Elements erforderlich sind, und wir müssen speziell nach den Informationen des Isotops suchen Wir studieren. In der Praxis wird ein Isotop durch die Anzahl der Protonen, die dem Element entsprechen, zu dem es gehört, und seiner Anzahl an Neutronen definiert.

Brunnen

WN Cottingham, DA Greenwood, DA Eine Einführung in die Kernphysik . Cambridge University Press, 2004.