Τι είναι ένας ατομικός αριθμός;

Ο ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων mdash;θετικά φορτισμένα σωματίδια mdash;στον πυρήνα ένα άτομο ενός χημικού στοιχείου.Τα στοιχεία διακρίνονται μεταξύ τους από τον αριθμό αυτών των σωματιδίων που έχουν και έτσι κάθε στοιχείο έχει το δικό του μοναδικό ατομικό αριθμό.Οι χημικές ιδιότητες ενός στοιχείου καθορίζονται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων του, αλλά σε ένα ουδέτερο άτομο, αυτό είναι το ίδιο με τον αριθμό των πρωτονίων.Ωστόσο, τα άτομα μπορούν να κερδίσουν ή να χάσουν ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν αρνητικά ή θετικά φορτισμένα ιόντα, οπότε ο ατομικός αριθμός ορίζεται ως ο αριθμός των πρωτονίων, καθώς αυτό είναι πάντα το ίδιο για ένα δεδομένο στοιχείο.

Ατομικός αριθμός, αριθμός μάζας και ατομικό βάρος

Είναι δυνατόν να συγχέουμε αυτές τις αξίες, αλλά είναι αρκετά διαφορετικές μεταξύ τους.Τα άτομα αποτελούνται από πυρήνα που περιέχει θετικά φορτισμένα πρωτόνια και ηλεκτρικά ουδέτερα νετρόνια, με ηλεκτρόνια να περιστρέφονται σε κάποια απόσταση.Τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι σχετικά βαριά και παρόμοια σε βάρος, αλλά τα ηλεκτρόνια είναι πολύ ελαφρύτερα και συμβάλλουν πολύ λίγο στο βάρος ενός ατόμου.Ο αριθμός μάζας ενός ατόμου είναι ο αριθμός των πρωτονίων συν τον αριθμό των νετρονίων και είναι σχεδόν ίσος με το βάρος του ατόμου.

Ο αριθμός των νετρονίων σε ένα στοιχείο μπορεί να ποικίλει.Οι μορφές ενός στοιχείου με διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων είναι γνωστές ως

Isotopes .Για παράδειγμα, η πιο συνηθισμένη μορφή υδρογόνου έχει ένα πρωτόνιο και χωρίς νετρόνια, αλλά υπάρχουν δύο άλλα ισότοπα υδρογόνου, το δευτέριο και το τρίκιο, με ένα και δύο νετρόνια, αντίστοιχα.Τα φυσικά στοιχεία είναι συχνά μίγματα διαφορετικών ισότοπων.Ο άνθρακας είναι ένα άλλο παράδειγμα, που αποτελείται από ισότοπα με αριθμούς μάζας 12, 13 και 14. Όλα έχουν έξι πρωτόνια, αλλά έχουν έξι, επτά και οκτώ νετρόνια, αντίστοιχα.Γνωστά στοιχεία, οι ακριβείς υπολογισμοί δεν είναι πάντα απλοί, λόγω της εμφάνισης διαφορετικών ισοτόπων σε ποικίλες αναλογίες.Συχνά, το ατομικό βάρος προσδιορίζεται ως μέσο όρο, με βάση τη σχετική αφθονία των ισότοπων.Δεδομένου ότι ορισμένα ισότοπα είναι ασταθή, αλλάζοντας με την πάροδο του χρόνου σε άλλα στοιχεία, τα ατομικά βάρη μπορεί να ποικίλουν και μπορεί να αντιπροσωπεύονται ως εύρος και όχι ως μία μόνο τιμή.Τα ισότοπα συνήθως αντιπροσωπεύονται με τον ατομικό αριθμό στο κάτω αριστερό μέρος του χημικού συμβόλου και τον αριθμό μάζας ή κατά προσέγγιση ατομικό βάρος, στην επάνω δεξιά πλευρά.Για παράδειγμα, ο Carbon 13 θα εμφανίζεται ως 6

C

13 ^{Ο περιοδικός πίνακας}

Στη δεκαετία του 1860, ο ρωσικός χημικός Δημήτρης Mendeleev εργάστηκε σε ένα τραπέζι των στοιχείων που είναι γνωστά εκείνη την εποχή, αρχικά τους απαριθμούν κατά σειράΑτομικό βάρος και να τα διευθετήσει σε σειρές που ομαδοποιούν στοιχεία με παρόμοιες χημικές ιδιότητες μαζί.Είχε παρατηρηθεί προηγουμένως από άλλους χημικούς ότι οι ιδιότητες των στοιχείων, όταν ταξινομήθηκαν κατά βάρος, τείνουν να επαναλαμβάνουν σε περισσότερο ή λιγότερο τακτικά διαστήματα.Για παράδειγμα, το λίθιο, το νάτριο και το κάλιο είναι όλα τα αντιδραστικά μέταλλα που συνδυάζονται με μη μέταλλα με παρόμοιο τρόπο, ενώ το ήλιο, το νέον και το αργόν είναι όλα εντελώς αντιδραστικά αέρια.Για το λόγο αυτό, ο κατάλογος του Mendeleev έγινε γνωστός ως ο περιοδικός πίνακας

Το πρώτο σχέδιο του Mendeleev λειτούργησε καλά, αλλά υπήρχαν μερικές ασυνέπειες.Για παράδειγμα, αναφέρονται κατά σειρά βάρους, το ιώδιο ήρθε πριν από το Tellurium.Το πρόβλημα ήταν ότι αυτό το ομαδοποιημένο ιώδιο με οξυγόνο, θείο και σελήνιο, και τέλουριο με φθόριο, χλώριο και βρώμιο.Σύμφωνα με τις χημικές τους ιδιότητες, το αντίστροφο θα έπρεπε να είχε συμβεί, οπότε πριν δημοσιεύσει το τραπέζι του το 1869, ο Mendeleev απλώς άλλαξε αυτά τα στοιχεία.Δεν ήταν όμως μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα ότι ο λόγος για αυτές τις ασυνέπειες αποκαλύφθηκε.

Το 1913, ο φυσικός H.G.J.Ο Moseley δημιούργησε μια σχέση μεταξύ των μήκους κύματος των ακτίνων Χ που παράγονται από διαφορετικά στοιχεία και την ακολουθία τους στο περιοδικό tικανός.Καθώς η δομή του ατόμου αποκαλύφθηκε από άλλα πειράματα γύρω από αυτή τη φορά, κατέστη σαφές ότι αυτή η σχέση εξαρτάται από τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα ενός στοιχείου, με άλλα λόγια, τον ατομικό αριθμό του.Ο περιοδικός πίνακας θα μπορούσε στη συνέχεια να παραγγελθεί από αυτόν τον αριθμό, τοποθετώντας τις παρατηρούμενες χημικές ιδιότητες των στοιχείων σε μια ήχο θεωρητική βάση.Οι περιστασιακές ασυνέπειες στον αρχικό πίνακα οφείλονταν στο γεγονός ότι οι διακυμάνσεις του αριθμού των νετρονίων θα μπορούσαν μερικές φορές να οδηγήσουν σε ένα στοιχείο που έχει υψηλότερο ατομικό βάρος από ένα άλλο στοιχείο με υψηλότερο ατομικό αριθμό.

Ο σύγχρονος περιοδικός πίνακας δείχνει τα στοιχεία στα κουτιάδιατεταγμένη σε σειρές και στήλες, με ατομικό αριθμό να ανεβαίνει κατά μήκος κάθε σειράς.Κάθε στήλη ομαδοποιείται μαζί με παρόμοιες χημικές ιδιότητες.Οι στήλες καθορίζονται από τον αριθμό και τη διάταξη των ηλεκτρονίων στα άτομα, τα οποία με τη σειρά τους καθορίζονται από τον αριθμό των πρωτονίων.Κάθε κουτί περιέχει κανονικά το χημικό σύμβολο για το στοιχείο, με τον ατομικό αριθμό παραπάνω.