Protonové číslo - Atomic number


z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Vysvětlení horní a dolní index vidět v atomovým číslem zápisu. Atomové číslo je počet protonů a tím i celkový kladný náboj, v atomovém jádru.
Rutherford-Bohrův model z atomu vodíku ( Z = 1 ), nebo vodík, jako iont ( Z > 1 ). V tomto modelu je podstatným znakem, že energie fotonu (nebo frekvence) elektromagnetického záření emitovaného (na obrázku) při elektron přeskočí z jednoho orbitální do druhého, je úměrný čtverci matematické atomové náboje ( Z 2 ). Experimentální měření od Henry Moseley tohoto záření pro mnoho prvků (od Z = 13 až 92 ) ukázala výsledky jak předpovídal Bohr. Obě koncepce atomovým číslem a model Bohr byl čímž poskytl vědeckou spolehlivost.

Atomové číslo nebo protonové číslo (symbol Z ) z chemického prvku je počet protonů nalezených v jádře z k atomu . To je totožné s číslem náboje jádra. Atomové číslo jednoznačně identifikuje chemický prvek. V neutrální atomu, atomové číslo je rovno počtu elektronů .

Součet atomovým číslem Z a počtem neutronů , N , udává hmotnostní číslo A atomu. Vzhledem k tomu, protony a neutrony mají přibližně stejnou hmotnost (a hmotnost elektronů je zanedbatelný k mnoha účelům) a hmotnostní defekt nukleonu vázání je vždy malá ve srovnání s nukleonů hmotnosti, atomová hmotnost jakéhokoliv atomu, pokud jsou vyjádřeny v jednotné atomové hmotnostních jednotek (výroba množství nazývá „ relativní izotopu hmota “), je v rozmezí 1% z celkového počtu A .

Atomy se stejným atomovým číslem Z , ale různá čísla neutronové N , a tím i různých atomových hmotností, jsou známy jako izotopy . O něco více než tři čtvrtiny z přirozeně se vyskytujících prvků existovat jako směs izotopů (viz monoisotopická prvky ), a průměrnou izotopové hmotnosti izotopů směsi pro prvek (nazývá se relativní atomové hmotnosti) v definovaném prostředí na Zemi, určuje standardní elementu atomová hmotnost . Historicky, to právě tyto atomové hmotnosti prvků (ve srovnání s vodíkem), které byly množství měřitelné chemiky v 19. století.

Konvenční symbol Z pochází z německého slova Z ahl význam čísel , která byla před moderní syntézy myšlenek z chemie a fyziky, pouze označený element je numerický místo v periodické tabulce , jejichž pořadí je přibližně, ale ne úplně, v souladu s pořadí elementů atomových hmotností. Teprve po roce 1915, s návrhem, a důkaz, že tato Z počet byl také nukleární náboj a fyzikální vlastnosti atomů, dělal slovo Atom z ahl (a jeho anglický ekvivalent atomové číslo ) nesmí přijít do běžné použití v tomto kontextu.

Dějiny

Periodické tabulky prvků a přirozené číslo pro každý prvek

Ruský chemik Dmitrij Ivanovič Mendělejev , tvůrce periodické tabulky.

Volně řečeno, existence nebo výstavba periodické tabulky prvků vytváří uspořádání prvků, a tak mohou být očíslovány v pořadí.

Dmitrij Ivanovič Mendělejev tvrdil, že on uspořádal své první periodické tabulky (nejprve publikoval dne 6. března 1869), v pořadí podle atomové hmotnosti ( „Atomgewicht“). Avšak se zřetelem na sledovaných chemických vlastností prvků, se mírně změnit pořadí a umístí telur (atomová hmotnost 127,6) s předstihem jódu (atomová hmotnost 126,9). Toto umístění je v souladu s moderní praxi objednávání prvky podle protonovým číslem, Z , ale toto číslo nebylo známo, nebo se předpokládá v té době.

Jednoduché číslování na základě pravidelného polohy stolu nikdy nebylo zcela uspokojivé, nicméně. Kromě případě jódu a telluru, byly známy později několik dalších dvojic prvků (jako je argon a draslík, kobalt a nikl) mají téměř stejné nebo obrácené atomové hmotnosti, což vyžaduje jejich umístění v periodické tabulce, který určí jejich chemických vlastnosti. Nicméně postupné identifikace více a více chemicky podobné lanthanidových prvků, jejichž atomové číslo nebylo zřejmé, vedly k nekonzistenci a nejistoty v periodické číslování prvků alespoň z lutecium (prvek 71) vpřed ( hafnium nebyl znám v tomto okamžiku).

Rutherford-Bohr model a van den Broek

V roce 1911, Ernest Rutherford dal modelu atomu, ve kterém je centrální jádro konala většina hmoty atomu a kladného náboje, který, v jednotkách náboje elektronu je, měl být přibližně rovná polovině atomové hmotnosti atomu, vyjádřený v počet atomů vodíku. Tento centrální náboj by tedy přibližně polovina atomová hmotnost (i když to bylo téměř 25% se liší od atomové množství zlata ( Z = 79 , = 197 ), z jednoho prvku, ze kterého Rutherford z jeho odhad). Přesto, navzdory Rutherfordově odhadu, že zlato má centrální náboj asi 100 (ale byl prvek Z = 79 na periodické tabulce), měsíc poté, co se objevil papír Rutherford, Antonius van den Broek nejprve formálně navrhl, že centrální poplatku a počtu elektrony v atomu byla přesně rovna její místo v periodické tabulky (také známý jako číslo prvku, atomovým číslem, a symbolizován z ). To se ukázalo nakonec být případ.

Moseley je 1913 experiment

Henry Moseley v jeho laboratoři.

Experimentální pozice výrazně zlepšila poté, co výzkumu Henry Moseley v 1913. Moseley, po diskusích s Bohra, který byl ve stejné laboratoři (a které užívaly van den Broek hypotézu v jeho Bohr modelu atomu), se rozhodl otestovat Van den Broek je a Bohrova hypotéza přímo, tím, že vidí-li spektrální čáry emitované z excitovaných atomů vybaveny postulation Bohr teorii, že frekvence spektrálních čar je úměrný druhé mocnině z .

K tomu, Moseley měří vlnové délky nejvnitřnější fotonů přechody (K a L linie) produkované prvky z hliníku ( Z  = 13), aby se zlato ( Z  = 79), použitý jako série pohyblivých anodických cílů uvnitř rentgenu trubice . Druhá odmocnina četnosti těchto fotonů (X-paprsky) se zvýšil z jednoho cíle na další v aritmetické posloupnosti. To vedlo k závěru, ( Moseley advokátní ), který atomové číslo se těsně odpovídají (s posunem jedné jednotky pro K-vedení, v Moseley práce) vypočtené elektrického náboje jádra, tj číslo prvku Z . Mimo jiné Moseley prokázáno, že lanthanoidů série (od lanthanulutecium včetně) musí mít 15 členů, ne méně a ne více, což bylo zdaleka zřejmé z chemie v té době.

Chybějící prvky

Po Moseley smrti v roce 1915, atomová čísla všech známých prvků z vodíku na uran ( Z = 92), byly zkoumány jeho metodou. Bylo sedm prvků (s Z <92), které nebyly nalezeny, a proto identifikován jako ještě neobjevené, odpovídající pořadových čísel 43, 61, 72, 75, 85, 87 a 91. Od roku 1918 do roku 1947, všech sedm z těchto chybějících prvků byly objeveny. Do této doby bylo také zjištěno, že první čtyři transuranium prvky, tak, že periodická tabulka byla kompletní bez mezer, pokud jde o curium ( Z = 96).

Proton a myšlenka nukleárních elektronů

V roce 1915 důvodem pro jadernou poplatek kvantování v jednotkách Z , které se nyní uznává, že je stejný jako počet prvků, nebyl objasněn. Stará myšlenka tzv Prout hypotéza se předpokládá, že tyto prvky byly vyrobeny z zbytků (nebo „protyles“) nejlehčí prvku vodíku, který v modelu Bohr-Rutherford měl jeden elektron a nukleární náboj jedna. Nicméně, jak již v roce 1907 Rutherford a Thomas Royds ukázaly, že alfa částice, které měly náboj +2, byla jádra atomů hélia, která měla hmotnost čtyřikrát větší než vodík, ne dvakrát. Pokud Prout hypotéza byla pravda, co bylo třeba neutralizaci některých nábojů vodíkových jader přítomné v jádrech těžších atomů.

V roce 1917 se podařilo Rutherford vytváření jádra vodíku z jaderných reakcí mezi alfa částic a plynného dusíku, a věřil, že ukázalo Prout zákon. Vyzval nové těžké jaderné částice protony v roce 1920 (jména střídají bytí proutons a protyles). Bylo to bezprostředně zřejmé z práce Moseley, že jádra těžkých atomů mají více než dvojnásobné hmotnosti, jak by se dalo očekávat z jejich bytí z vodíku jádra, a tudíž bylo nutné hypotézu pro neutralizaci extra protonů předpokládá přítomný ve všech těžkých jader. Jádro hélia se předpokládá, že se skládá ze čtyř protonů a dvě „jaderných elektrony“ (elektrony vázané uvnitř jádra) Zrušení dva poplatků. Na druhém konci periodické tabulky, jádra zlata s hmotností 197 krát větší než atom vodíku, se předpokládalo, že obsahují 118 jaderných elektrony v jádře, aby to zbytkový náboj + 79, v souladu s jeho atomovým číslem.

Objev neutronu činí Z počtu protonů

Všechny úvahy o nukleárních elektronů skončila James Chadwick ‚s objevem neutronu v roce 1932. Atom zlata dnes byl viděn jako obsahující 118 neutronů spíše než 118 nukleárních elektronů a jeho kladný náboj teď byl realizován přijít pouze z obsahu 79 protony. Po roce 1932, a proto, atomové číslo prvku je Z byl také realizován jako identická s protonovým číslem jeho jader. 1989, Henadzi Filipenka. Nové atomová čísla pro jakékoliv prvky. http://nauka-sn.ru/filestore/3(7)2018/FilipenkaH.R.pdf

Symbol Z

Konvenční symbol Z pravděpodobně pochází z německého slova Atom z ahl (atomové číslo). Nicméně, před 1915, slovo Zahl (jen číslo ) byl použit pro přiděleným číslem prvek v periodické tabulce.

chemické vlastnosti

Každý prvek má specifickou sadu chemických vlastností v důsledku počtu elektronů přítomných v neutrálním atomu, který je Z (atomové číslo). Konfigurace těchto elektronů vyplývá z principů kvantové mechaniky . Počet elektronů v každého prvku v elektronových vrstev , zejména vnější skořápka valence , je hlavním faktorem při určování jeho chemickou vazbu chování. Z toho důvodu, že je atomové číslo sám, který určuje chemické vlastnosti prvku; a to z tohoto důvodu, že prvek může být definována jako sestávající ze jakékoliv směsi atomů s danou atomovým číslem.

Nové prvky

Pátrání po nových prvků je obvykle popisován pomocí atomových čísel. Od roku 2010, byly dodrženy všechny prvky s atomovým číslem 1 až 118. Syntéza nových prvků je dosaženo tím, že bombarduje cílových atomů těžkých prvků s ionty, tak, aby součet atomových čísel cílových a iontových prvků se rovná atomové číslo prvku je vytvořeno. Obecně platí, že poločas se zkracuje jako atomové číslo se zvětší, když se „ ostrov stability “ může existovat neobjevených izotopy s určitým počtem protonů a neutronů.

viz též

Reference