Liczba atomowa, liczba masowa i izotopy

Oto atom. Ten atom ma jądro złożone z trzech protonów i trzech neutronów... Wokół jądra są trzy elektrony. Jedna z tych trójek mówi nam, że jest to atom litu. Ale która trójka o tym decyduje?

Co by się stało, gdyby był o jeden elektron mniej? Wtedy mielibyśmy jon, ale nadal byłby to jon tego samego pierwiastka, czyli litu. A gdyby był o jeden neutron więcej? Czy to zmieniłoby pierwiastek na inny? Nie.

Istnieją atomy litu z czterema neutronami, więc to także nie jest czynnik decydujący. Jeśli jednak usuniemy lub dodamy proton, nie będzie to już ten sam pierwiastek. To liczba protonów decyduje o tym, do jakiego pierwiastka należy dany atom. Liczba protonów w atomie nosi specjalną nazwę. Nazywamy ją liczbą atomową.

Liczba atomowa wodoru to jeden. Oznacza to, że atom z jednym protonem to zawsze wodór, bez wględu na liczbę neutronów lub elektronów. Kolejnym pierwiastkiem jest hel o liczbie atomowej dwa. Zawsze ma dwa protony. Natomiast trzy protony sprawiają, że to jest...

atom litu. Liczba protonów, czyli liczba atomowa, decyduje jaki to pierwiastek. A co z liczbą neutronów? Spójrzmy na te dwie wersje litu. Jeśli policzymy wszystkie cząsteczki w jądrze, to dowiemy się, że ten atom ma trzy protony, oraz cztery neutrony, czyli siedem cząstek zwanych nukleonami.

Ten rodzaj atomu litu nazywamy „lit-7”. Atom litu z trzema neutronami ma razem sześć nukleonów, więc jest to „lit-6” Lit-7 i lit-6 to dwa izotopy litu. Mają tę samą liczbę protonów, ale różnią się liczbą neutronów. Liczba neutronów nie ma dużego wpływu na właściwości chemiczne, ale zależy od niej masa atomu. Dlatego właśnie liczbę cząstek w jądrze nazywamy liczbą masową.

Tak jak w przypadku liczby atomowej, liczba masowa to zawsze liczba całkowita, ponieważ atom nie może mieć 3,5 protonu lub 1,2 neutronu. Czy istnieją inne izotopy litu poza tymi dwoma? Tak, ale... nie są one trwałe. Możemy je stworzyć w laboratorium, ale te inne izotopy litu „żyją” krótko i nie występują w przyrodzie.

Niektóre pierwiastki mają tylko jeden trwały izotop. Na przykład fluor. Wszystkie atomy fluoru występujące w przyrodzie mają dziewięć protonów i dziesięć neutronów, więc liczba masowa każdego z nich to...19. Inne pierwiastki mają wiele różnych izotopów. Cyna ma najwięcej, bo aż dziesięć różnych trwałych izotopów.

Wszystkie one mają tyle samo protonów, czyli 50, ale różnią się liczbą neutronów, która waha się między 62 a 74! Nie ma prawie żadnej różnicy w chemicznych zachowaniu izotopów. Różnią się one tylko masą. Czasem chcemy dowiedzieć się, jaka jest średnia masa wszystkich atomów w pierwiastku. Używamy tego do obliczenia liczby atomów w próbce, przez zważenie jej. Średnią masę określa oczywiście mieszanka izotopów w pierwiastku.

Jeśli jest w nim więcej cięższych izotopów, zwiększy to ich średnią masę. Liczba masowa to liczba protonów oraz liczba neutronów, czyli całkowita liczba nukleonów. Atomy o różnych liczbach masowych to izotopy takiego pierwiastka. Większość pierwiastków jest połączeniem różnych izotopów. Liczba atomowa to liczba protonów w jądrze atomu.

Określa ona jaki to pierwiastek.