Liczba atomowa - Atomic number


Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Wyjaśnienie indeksów górnych i dolnych widoczne w zapisie liczby atomowej. Liczba atomowa oznacza liczbę protonów, a tym samym również całkowity ładunek dodatni, w jądra atomowego.
Rutherford-Bohra modelu z atomu wodoru, ( Z = 1 ), albo atom wodoru, takich jak ( Z > 1 ). W modelu tym, że jest istotną cechą energią fotonu (lub częstotliwość) promieniowania elektromagnetycznego emitowanego (na rysunku), gdy elektron przeskakuje z jednego do drugiego oczodołu, jest proporcjonalny do kwadratu matematycznego za atomową ( Z 2 ). Pomiar eksperymentalny Henry Moseley tego promieniowania dla wielu z elementów ( Z = 13 i 92 ) wykazała, że wyniki przewiduje Bohra. Zarówno pojęcie liczby atomowej i model Bohra zostały podane w ten sposób wiarę naukowej.

Liczbę atomową lub liczbę protonów (symbol Z ) o pierwiastka oznacza liczbę protonów znajdujących się w jądrze z a atomem . Jest identyczny z numerem ładowania jądra. Liczba atomowa jednoznacznie identyfikuje pierwiastek chemiczny. W nienaładowanego atomu liczba atomowa jest równa liczbie elektronów .

Suma liczba atomowa Z oraz liczby neutronów , N , daje liczbę masową A atomu. Ponieważ protony i neutrony mają w przybliżeniu taką samą masę (a masa elektronów jest nieistotna dla wielu celów) i wady masa wiązania nukleon zawsze jest mała w porównaniu do masy nukleon The masie atomowej w dowolnym atomie, wyrażone w jednolity atomowy jednostki masy (co czyni ilość nazywa się „ względna masa izotopowa ”) znajduje się w 1% ogólnej liczby a .

Węgla, o tym samym liczba atomowa Z , lecz różne liczby neutronów N , a zatem różnych masach atomowych, są znane jako izotopy . Nieco więcej niż trzech czwartych elementów występujących naturalnie występują w postaci mieszaniny izotopów (patrz elementy monoizotopowych ) i średniej masy izotopowego izotopowym mieszaniny do elementu (zwanej względem masy atomowej) w określonym środowisku na Ziemi, określa standardowy element jest masa atomowa . Historycznie, to te elementy atomowe wagi (w stosunku do wodoru), które mierzalnych ilościach przez chemików w 19 wieku.

Konwencjonalny symbol Z pochodzi od niemieckiego słowa Z AHL znaczenie liczb , które przed nowoczesnej syntezy idei z chemii i fizyki, a jedynie oznaczone numerycznej Umieść elementu w tablicy Mendelejewa , których kolejność jest ok, ale nie całkowicie, zgodnie z kolejność elementów od masy atomowej. Dopiero po 1915 roku, z sugestią i dowód, że to Z liczba była również ładunek jądrowy i fizycznej charakterystyce atomów, czy słowo Atom z AHL (i jego angielski odpowiednik liczba atomowa ) przyjść do powszechnego stosowania w tym kontekście.

Historia

Okresowego, a liczbą naturalną dla każdego elementu

Rosyjski chemik Dmitrij Mendelejew , twórca układu okresowego pierwiastków.

Luźno mówiąc, istnienie lub budowa okresowym pierwiastków tworzy uporządkowanie elementów, a więc mogą one być ponumerowane w kolejności.

Dymitr Mendelejew twierdził, że on zorganizował swoje pierwsze tabele okresowe (pierwszy opublikowane w dniu 6 marca 1869 roku) w kolejności masy atomowej ( „Atomgewicht”). Jednakże, biorąc pod uwagę obserwowane właściwości chemicznych elementy, zmienił kolejność nieco i umieszczone telluru (masa atomowa 127,6), przed jodu (masa atomowa 126,9). To miejsce jest zgodne z nowoczesną praktyką zamawianiu elementów według liczby protonów, Z , ale liczba ta nie była znana lub podejrzewana w tym czasie.

Prosty numeracja na podstawie okresowych pozycji tabeli nigdy nie było w pełni zadowalające, jednak. Poza tym w przypadku jodu i telluru, potem kilka innych par elementów (takich jak argon i potasu, kobaltu i niklu) było wiadomo, że są prawie identyczne lub odwrócone masach atomowych, co wymaga ich rozmieszczenia w układzie okresowym, które określa ich właściwości chemicznych nieruchomości. Jednakże stopniowe Identyfikacja coraz większej ilości podobnych chemicznie lantanowców elementów, których liczbie atomowej nie było oczywiste, prowadzi do niezgodności i niepewność w okresowych numeracji elementów przynajmniej z lutet (element 71) naprzód ( hafnu nie była znana w tym czasie).

Rutherford-Bohra modelu i van den Broek

W 1911 roku, Ernest Rutherford dała wzór atomu, w którym rdzeń, która odbyła się większość masy atomu oraz o ładunku dodatnim, który w jednostkach za elektronu, był w przybliżeniu równy połowie atomu masy atomowej, wyrażone w liczba atomów wodoru. Ten centralny ładowania będzie więc w przybliżeniu połowę masy atomowej (chociaż prawie 25% od liczby atomowe złoto ( Z = 79 , = 197 ), przy czym jeden element, z którego wykonany Rutherford jego chyba). Niemniej jednak, pomimo szacowania Rutherforda, że złoto było centralną ładunek około 100 (ale było elementem Z = 79 w układzie okresowym), miesiąc po ukazaniu papier Rutherforda, Antonius van den Broek pierwszy oficjalnie zasugerował, że centralnym opłaty i liczby elektronów w atomie była dokładnie równa jego miejscu układu okresowego (znany również jako numer elementu, liczby atomowej i symbolizowane z ). To okazało się być ostatecznie sprawa.

1913 eksperyment w Moseley

Henry Moseley w swoim laboratorium.

Stanowisko eksperymentalne znacznie się poprawiła po badaniach przez Henry Moseley w 1913. Moseley, po rozmowach z Bohra, który był w tym samym laboratorium (i które stosowały hipotezy van den Broek w jego modelu Bohra atomu), postanowił przetestować Van den Broek i hipoteza bezpośrednio Bohra, sprawdzając, czy linie widmowe emitowane przez atomy wzbudzonych wyposażone postulatu teoria Bohra że częstotliwość linii widmowych jest proporcjonalna do kwadratu z .

Aby to zrobić, Moseley zmierzono długości fal najbardziej wewnętrznej przejść fotonów (K i L linie) wytwarzane przez elementy z aluminium ( Z  = 13) złota ( Z  = 79), stosowany jako szereg ruchomych celów anodowych wewnątrz w rentgenowskich rury . Pierwiastek z częstotliwością tych fotonów (rentgenowskie) wzrosła z jednej tarczy do następnego, w arytmetyczny. Doprowadziło to do wniosku ( prawo moseleya ), że liczba atomowa ma ściśle odpowiadać (z przesunięciem o jedną jednostkę K-linie, w pracy Moseley), aby obliczonej ładunku elektrycznego jądra, czyli liczba elementem Z . Między innymi, Moseley wykazał, że lantanowców serii (od lantanu do lutet włącznie) musi mieć 15 członków, nie mniej i nie więcej, co było dalekie od oczywistości z chemii w tym czasie.

Brakujące elementy

Po śmierci Moseley w roku 1915 liczbach atomowych wszystkich znanych elementów z wodoru uran ( Z = 92) badano jego metody. Istnieje siedem elementów (Z Z <92), które zostały odnalezione i w związku z tym określone w jeszcze nieznane, co odpowiada liczbie porządkowej 43, 61, 72, 75, 85, 87 i 91. Od 1918 do 1947 roku, wszystkie siedem takich brakować odkryto. W tym czasie pierwsze cztery transuranowców również zostały odkryte, tak że Okresowego było kompletne, bez przerw aż do Curium ( Z = 96).

Proton i idea elektronów atomowych

1915 powodem ładunek jądra są kwantowane w jednostkach Z , które zostały już uznane być taka sama jak liczba elementów, nie jest zrozumiała. Stary pomysł zwany hipoteza Prout w postulowali, że elementy zostały wykonane z reszt (lub „protyles”) z elementem najlżejszych wodoru, który w Bohra-Rutherford modelu miał pojedynczą elektronów i ładunek jądra jeden. Jednakże, już w 1907 roku i Rutherford Thomas Royds wykazały, że cząstki alfa, które miały ładunek +2 były jądra atomów helu, który miał masę cztery razy wodoru, a nie dwa razy. Jeżeli hipoteza Prout jest prawdą, trzeba coś neutralizacji niektórych za jąder wodoru obecnych w jądrach cięższych węgla.

1917 Rutherford powodzeniem wytwarzania jąder wodoru z reakcji jądrowej pomiędzy cząstkami alfa i azotu, i uważa się, że okazały Prout w prawo. Nazwał nowe ciężkich cząstek protonów jądrowych w 1920 roku (nazwy alternatywne będąc proutons i protyles). To była oczywista z pracy Moseley że jądra ciężkich atomów jest ponad dwa razy więcej masy, można by oczekiwać z ich jest wykonana z wodoru jąder, a więc nie był wymagany hipotezy dla zobojętnienia dodatkowych protonów przypuszczalnej obecny we wszystkich ciężkich jąder. Helu jądro było przypuszczać, że składa się z czterech protonów i dwóch „elektrony jądrowe” (elektrony związane wewnątrz jądra), żeby dwie z tych opłat. Na drugim końcu układu okresowego, jądra złota o masie 197 razy wodór, sądzono, że zawiera 118 elektrony jądrowe w jądrze, w celu jego resztkową ładunek + 79, co jest zgodne z liczbą atomową.

Odkrycie neutronów powoduje Ż liczbę protonów

Wszystko rozpatrzenie elektronów atomowych zakończył James Chadwick „s odkrycie neutronu w 1932 atomu złota teraz był postrzegany jako zawierający 118 neutrony zamiast 118 elektronów atomowych, a jego ładunek dodatni teraz został zrealizowany do pochodzić w całości z zawartością 79 protony. Po 1932, zatem liczby atomowej wykonania elementu Z również zrealizowane jako identyczne do liczby protonów jego jądra. 1989, Henadzi Filipenka. Nowe numery atomowe dla jakichkolwiek elementów. http://nauka-sn.ru/filestore/3(7)2018/FilipenkaH.R.pdf

Symbol Z

Konwencjonalny symbol Z prawdopodobnie pochodzi od niemieckiego słowa Atom oo ahl (liczba atomowa). Jednak przed 1915, słowo Zahl (tylko numer ) użyto do przydzielonego numeru pierwiastka w układzie okresowym.

Właściwości chemiczne

Każdy element ma szczególnego zestawu właściwości chemiczne, co w konsekwencji ilość elektronów występujących w obojętnym atom, który Z (liczba atomowa). Konfiguracja tych elektronów wynika z zasadami mechaniki kwantowej . Liczba elektronów każdego elementu powłok elektronowych , zwłaszcza zewnętrzna wartościowość powłoki jest głównym czynnikiem w określaniu jego wiązania chemiczne zachowanie. W związku z tym, jest to liczba atomowa że sama decyduje o właściwościach chemicznych, z elementu; a to z tego powodu, że element może być zdefiniowany jako składający się z dowolnej mieszaniny węgla z danej liczby atomów.

Nowe elementy

Poszukiwanie nowych elementów jest zwykle opisywana za pomocą liczb atomowych. Począwszy od 2010 roku, wszystkie elementy o liczbach atomowych od 1 do 118 zostały spełnione. Synteza nowych elementów odbywa się przez bombardowanie atomów tarczy z pierwiastków ciężkich z jonów, tak, że suma liczb atomowych docelowych i jonowych elementów jest równa liczbie atomowej elementu tworzone. Ogólnie rzecz biorąc, czas półtrwania skraca się ze wzrostem liczby atomowej, ale Określenie „ wyspy stabilności ” mogą występować na odkrytych izotopów z pewnej liczby protonów i neutronów.

Zobacz też

Referencje