Istruktura han Atomo ngan mga Isotope: Tikang ha mga Simbolo han Nuclide Paingod ha Atomic Weight

Mga proton, neutron ngan electron ha ginsukod nga mga yunit

An proton may karga nga +1 ha mga yunit han elementary charge, e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C, ngan an electron may −1. An neutron waray karga. An mga masa kasagaran ginhahatag ha unified atomic mass unit (u, ginngangaranan liwat nga dalton, Da), kun diin an 1 u amo an usa ha napulo kag duha han masa han atomo han carbon-12, 1.6605 × 10⁻²⁷ kg.

Sumala ha 2022 CODATA nga mga bili nga ginpublikar han NIST, an proton 1.007276 u, an neutron 1.008665 u ngan an electron 0.000549 u. An proton mga 1836 ka beses nga mas mabug-at kay ha electron, salit hapit an ngatanan nga masa han atomo aada ha nucleus. Gutiay gud liwat an nucleus: an radius hini mga 10⁻¹⁵ m an order, samtang an radius han atomo mga 10⁻¹⁰ m an order. Salit an mga electron an nagtatakda han kadako ngan kimika han atomo, ngan an nucleus an nagtatakda han masa hini.

Pagbasa han mga simbolo han nuclide ngan pag-ihap han mga partikulo ha mga ion

An atomic number nga Z amo an kadamo han mga proton. Ini an nagtatakda han elemento: an kada atomo nga may 17 nga proton chlorine. An mass number nga A amo an kabug-osan nga kadamo han mga proton ngan neutron, salit an kadamo han neutron A − Z. An simbolo han nuclide nagsusulat han A sugad nga superscript ha wala ngan han Z sugad nga subscript ha wala han simbolo han elemento, sugad ha ³⁵₁₇Cl. Tungod kay an simbolo nagtatakda na han Z, kasagaran gintatangtang an subscript, nga naghahatag hin ³⁵Cl o chlorine-35.

An mga electron pariho la ha mga proton ha neutral nga atomo. An ion nga may karga nga q may Z − q nga mga electron, salit an positibo nga karga nagkahulogan hin mas gutiay nga mga electron ngan an negatibo nga karga nagkahulogan hin mas damo. Diri gud ginbabag-o han karga an nucleus.

Halimbawa nga gin-solbar 1. Para ha ⁵⁶Fe³⁺: Z = 26, salit 26 nga proton; 56 − 26 = 30 nga neutron; 26 − 3 = 23 nga electron. Para ha ¹²⁷I⁻: 53 nga proton, 127 − 53 = 74 nga neutron ngan 53 + 1 = 54 nga electron. Para ha ³⁴S²⁻: 16 nga proton, 18 nga neutron ngan 18 nga electron. Tan-awa nga an ³⁴S²⁻ may pariho nga kadamo han electron sugad han atomo han argon; an pariho nga kadamo han electron an naghihimo ha mga ion nga isoelectronic, dire an pariho nga mass number.

Kay ano nga an mga isotope pariho an reaksyon kundi magkaiba an masa

An mga isotope amo an mga atomo nga pariho an Z kundi lain-lain an kadamo han mga neutron. An chlorine-35 ngan chlorine-37 parehas may 17 nga proton ngan, sugad nga neutral nga mga atomo, 17 nga electron. An kemikal nga pamatasan ginkokontrol han mga electron, salit an duha nga isotope naghihimo han pariho nga mga compound ha pariho nga mga ratio.

An mga kinaiya nga nagdepende ha masa magkaiba gud hin gutiay. An mas magaan nga mga molekula mas mapaspas maglihok ha hatag nga temperatura, ngan an mga bugkos ngadto ha mas mabug-at nga mga isotope gutiay nga mas mahinay magreaksyon. Gutiay ini nga mga epekto para ha mabug-at nga mga elemento. An uranium enrichment nagpapakita kun gaano ito kagutiay. Sumala ha balaod ni Graham, an mga rate han effusion han ²³⁵UF₆ ngan ²³⁸UF₆ aada ha ratio nga √(M₂/M₁). Gamit an mga masa han isotope tikang ha NIST, M(²³⁵UF₆) = 349.034 g/mol ngan M(²³⁸UF₆) = 352.041 g/mol, salit an ratio √(352.041/349.034) = 1.0043. An usa nga pag-agi ha barrier nagpapadamo han mas magaan nga isotope hin ubos ha katunga han porsyento, amo nga an mga planta han enrichment nagkikinahanglan hin damo nga stage nga sunod-sunod.

Weighted nga mga average: tikang ha mga masa han isotope paingod ha atomic weight

An atomic weight ha periodic table diri amo an masa han bisan hain nga usa nga atomo. Ini an average nga masa han mga atomo han elemento ha normal nga sample, nga gin-weight sumala kun gaano kasagaran an kada isotope. Imultiplikar an masa han kada isotope ha fractional nga kadamo hini ngan dugangi an mga produkto. An mga fraction kinahanglan magkabug-os hin 1.

Halimbawa nga gin-solbar 2. An magnesium may tulo nga matibay nga isotope. Tikang ha mga table han NIST nga Atomic Weights and Isotopic Compositions: ²⁴Mg, 23.985042 u, kadamo 0.7899; ²⁵Mg, 24.985837 u, 0.1000; ²⁶Mg, 25.982593 u, 0.1101. An mga produkto 18.94578, 2.49858 ngan 2.86068 u, ngan an kabug-osan hini 24.30505 u. An istrikto nga mga lagda han mahinungdanon nga mga digit nga ginpadapat ha upat-ka-digit nga mga kadamo magro-round hini ngadto ha 24.31 u. Kun ipabilin ha tulo nga desimal nga lugar, 24.305 u ini, an konbensyonal nga bili nga naimprinta ha kadam-an nga periodic table.

Buhata an pariho nga kuwenta para ha chlorine, gamit an ³⁵Cl ha 34.968853 u nga may kadamo nga 0.7576 ngan an ³⁷Cl ha 36.965903 u nga may 0.2424: 26.4924 + 8.9605 = 35.453 u. An madali nga pagtantya nakakadakop hin mga sayop: an average kinahanglan aada tali han mga masa han isotope ngan mas harani ha mas damo nga isotope.

Pagbuhat pabalik basi makita an kadamo han isotope

Kun an elemento may duha nga isotope ngan hibaro mo an atomic weight, masosolbar mo an mga kadamo. Tawaga nga x an fraction han syahan nga isotope; an ikaduha 1 − x kun sugad. Isulat an weighted nga average sugad nga ekwasyon ngan solbara an x.

Halimbawa nga gin-solbar 3. An copper may standard nga atomic weight nga 63.546 ngan duha nga matibay nga isotope, ⁶³Cu ha 62.929598 u ngan ⁶⁵Cu ha 64.927790 u (NIST). Kun sugad, 62.929598x + 64.927790(1 − x) = 63.546. An pag-ayos utro naghahatag hin x = (64.927790 − 63.546)/(64.927790 − 62.929598) = 1.381790/1.998192 = 0.6915. Salit an copper 69.15% ⁶³Cu ngan 30.85% ⁶⁵Cu, nga nagbabalik han mga kadamo han NIST nga 0.6915 ngan 0.3085.

Nagtatrabaho la ini nga pamaagi para ha duha nga isotope. Kun tulo, an usa nga average naghahatag hin usa nga ekwasyon nga may duha nga diri hibaro, ngan kinahanglan mo hin lain nga pagsukod, sugad han mass spectrum.

Mga pattern han isotope ha mass spectrum

An mass spectrometer nag-iionize han sample, nagbubulag han mga ion sumala ha mass-to-charge nga ratio ngan nagrerekord kun pira an naabot ha kada bili. Para ha usa la nga elemento, an kataas han mga peak direkta nga naghahatag han mga kadamo han isotope. Para ha mga molekula, nagsasanib an mga isotope ngan naghihimo hin makikilala nga mga pattern.

Halimbawa nga gin-solbar 4. Tagna an pattern han molecular ion han Cl₂. Himua nga p = 0.7576 para ha ³⁵Cl ngan q = 0.2424 para ha ³⁷Cl. An molekula ³⁵Cl–³⁵Cl (masa 70) nga may probabilidad nga p² = 0.5740, ³⁵Cl–³⁷Cl (masa 72) nga may probabilidad nga 2pq = 0.3673, ngan ³⁷Cl–³⁷Cl (masa 74) nga may probabilidad nga q² = 0.0588. An factor nga 2 nag-iihap han duha nga paagi basi makakuha hin usa han kada usa. Kun i-scale basi an pinakahataas nga peak 100, an pattern 100 : 64.0 : 10.2.

Duha nga shortcut an sumusunod. An compound nga may usa nga atomo han chlorine nagpapakita hin mga peak nga duha nga mass unit an kaharayo ha ratio nga mga 3 : 1, tungod kay p/q = 3.13. An compound nga may usa nga atomo han bromine nagpapakita hin duha nga peak nga hapit pariho an kataas, tungod kay ginlilista han NIST an ⁷⁹Br ha 0.5069 ngan an ⁸¹Br ha 0.4931.

Mga sayop ha istruktura han atomo nga nagpapakawara hin marka

Kadam-an han mga sayop tikang ha pagsamok han tulo nga ihap o ha pagtrato han atomic weight sugad nga kinaiya han usa la nga atomo. Isulat an Z, A ngan an karga antes ka mag-ihap hin bisan ano.

• Pagbag-o han kadamo han proton basi maghimo hin ion. An karga nagbabag-o la han mga electron; an mga proton an nagtatakda han elemento.
• Pagdugang hin mga electron para ha positibo nga ion. An 3+ nga ion may tulo nga mas gutiay nga electron kay ha atomo.
• Pagbasa han atomic weight sugad nga mass number. Waray atomo han chlorine nga may masa nga 35.45 u; average ini han mga atomo nga mga 35 u ngan 37 u.
• Paggamit han mga porsyento sugad nga mga fraction nga waray pagbahin ha 100, nga naghahatag hin average nga 100 ka beses nga sobra kadako.
• Pagkalimot han factor nga 2 para ha nagsasagol nga mga parisan han isotope, sugad han ³⁵Cl–³⁷Cl, kun nagtatagna hin mass spectrum.
• Pagtawag ha duha nga nuclide nga mga isotope tungod kay pariho an ira mass number. An ¹⁴C ngan ¹⁴N pariho an A kundi lain-lain nga mga elemento.

Mass defect ngan interval nga mga atomic weight

An pagdugang han unom nga proton, unom nga neutron ngan unom nga electron gamit an mga masa han CODATA naghahatag hin 12.0989 u, kundi an atomo han carbon-12 eksakto nga 12 u. An nawawara nga 0.0989 u, mga 0.82% han kabug-osan, katumbas han enerhiya nga nagawas han nahimo an nucleus. Ini nga mass defect an hinungdan kay ano nga an mga masa han isotope diri bug-os nga mga numero, ngan amo ini an sinugdanan han nuclear binding energy.

Para ha pira nga elemento, an sagol han isotope nagbabag-o hin igo tali han natural nga mga tinikangan salit an Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights han IUPAC nagrereport hin interval imbes nga usa la nga numero. An chlorine ginlilista sugad nga [35.446, 35.457] ngan an magnesium sugad nga [24.304, 24.307]. Para ha ordinaryo nga mga kuwenta, gamita an konbensyonal nga usa nga mga bili, 35.45 ngan 24.305, gawas kun iba an ginsisiring han imo kurso.