Elektron - základní elementární částice, která má záporný elektrický náboj. Je jednou z hlavních složek atomu. V tomto článku rozebereme, jak určit počet elektronů v atomu a iontu.
Atom - minimální jednotka chemického prvku sestávající z jádra a mraku elektronů. Všechny elektrony nacházející se v atomu jsou popsány určitými kvantovými čísly, jako je energie, magnetický moment a další.
Iont - atom nebo skupina atomů, které mají elektrický náboj, který je způsoben přítomností přebytečných nebo chybějících elektronů ve srovnání s neutrálními atomy tohoto prvku. Počet elektronů v iontu se může lišit od počtu elektronů v atomu.
Jak určit počet elektronů v atomu nebo iontu
Chcete-li určit počet elektronů v atomu nebo iontu, musíte znát jejich elektronovou konfiguraci. Elektronová konfigurace je distribuce elektronů na energetických úrovních a podúrovních úrovních.
K určení elektronové konfigurace se obvykle používá Mendělejevova tabulka a pravidla pro vyplňování elektronických obalů. Na základě elektronické konfigurace lze určit počet elektronů v atomu nebo iontu.
Příklad: vezměme si atom kyslíku (o). Elektronová konfigurace kyslíku: 1s 2 2s 2 2p 4 . V tomto případě se počet elektronů rovná součtu exponentů pro každou podúroveň: 2 + 2 + 4 = 8. V atomu kyslíku je tedy 8 elektronů.
U iontů lze použít stejná pravidla, ale je třeba vzít v úvahu značku nabití. Podívejme se například na oxidový iont (O 2- ). Vzhledem k tomu, že oxidový iont má dva chybějící elektrony ve srovnání s neutrálním atomem kyslíku, elektronová konfigurace iontu bude: 1s 2 2s 2 2 2p 6 . Oxidový iont tedy obsahuje 10 elektronů.
Metody určování elektronického složení
Jednou z hlavních metod je stanovení počtu elektronů pomocí spektroskopie. Spektroskopie je studium spektra elektromagnetického záření emitovaného nebo absorbovaného atomy a ionty. Analýzou spektra lze určit energii a distribuci elektronů v obalech atomu nebo iontu.
Další metodou je stanovení elektronického složení pomocí chemických reakcí. Některé reakce jsou založeny na redistribuci elektronů mezi atomy nebo ionty, což umožňuje určit jejich počet. Například při reakci mezi kovem a nekovem dochází k výměně elektronů a pomocí příslušných rovnic lze určit počet elektronů zapojených do reakce.
Existují také metody založené na měření elektrických vlastností atomů a iontů. Například metoda elektronické spiralizace umožňuje určit počet elektronů v atomu měřením spiralizace záření emitovaného při přechodu elektronů na nižší energetické hladiny.
Některé metody, jako jsou metody rentgenové strukturální analýzy nebo metody skenovací sondové mikroskopie, umožňují přímo vizualizovat elektronovou strukturu atomů a iontů.
Existuje tedy řada různých metod, které umožňují určit elektronické složení atomů a iontů. Výběr konkrétní metody závisí na účelu výzkumu, dostupných zdrojích a schopnostech analytické techniky.
Počet elektronů v neutrálním atomu
Číslo atomu neboli atomové číslo je označeno symbolem Z a určuje počet protonů v atomu. Podle Mendelejevovy tabulky lze najít počet elektronů v atomu tím, že znáte jeho atomové číslo. Například atom kyslíku (O) má atomové číslo 8, takže počet elektronů v neutrálním atomu kyslíku bude také 8.
Atomová hmotnost atomu, označená symbolem A, je součtem počtu protonů a neutronů v jádře. Podle Mendelejevovy tabulky lze také najít počet elektronů podle atomové hmotnosti. Například atom chloru (Cl) má atomovou hmotnost přibližně 35.5, takže počet elektronů v neutrálním atomu chloru bude také přibližně 35.5. V tomto případě je počet elektronů zaokrouhlen na celé číslo.
| Prvek | Atomové číslo (z) | Atomová hmotnost (a) | Počet elektronů |
|---|---|---|---|
| Vodík (H) | 1 | 1.00784 | 1 |
| Uhlík (C) | 6 | 12.0107 | 6 |
| Železo (Fe) | 26 | 55.845 | 26 |
| Stříbro (Ag) | 47 | 107.8682 | 47 |
Tím, že znáte atomové číslo nebo atomovou hmotnost prvku, můžete určit počet elektronů v neutrálním atomu.
Počet elektronů v Kladně nabitém iontu
Atomy látek mohou tvořit ionty s různými náboji. Ionty Na rozdíl od neutrálních atomů mají buď kladný, nebo záporný elektrický náboj. V této části se podíváme na to, kolik elektronů je přítomno v Kladně nabitém iontu.
Kladně nabité ionty se tvoří, když Atom ztratí jeden nebo více elektronů. Tento proces je obvykle výsledkem chemické reakce nebo interakce atomu s jinými částicemi. V tomto případě se iont stává kladným, protože počet protonů v něm zůstává stejný a počet elektronů klesá.
Počet elektronů v Kladně nabitém iontu lze určit znalostí jeho náboje. Iontový náboj je označen římskými číslicemi umístěnými za jeho symbolem. Například u kationtu sodného, který má náboj +1, lze počet elektronů vypočítat podle vzorce:
| Symbol Jonáše | Nabíjení, q | Počet elektronů, n |
|---|---|---|
| Na + | +1 | 10 |
Kladně nabitý iont sodíku tedy obsahuje 10 elektronů. Podobně lze určit počet elektronů v iontu s jakýmkoli jiným nábojem.
Počet elektronů v záporně nabitém iontu
Záporně nabitý iont vzniká, když Atom přijímá jeden nebo více elektronů. Počet elektronů v záporně nabitém iontu lze určit znalostí jeho náboje a náboje elementárního elektronu.
K určení počtu elektronů v záporně nabitém iontu je nutné znát plný náboj iontu a jeho nabíjecí stav. Náboj iontu je uveden v horním indexu napravo od jeho chemického symbolu. Například Fe 3-ion železa s nábojem -3.
Když známe náboj iontu, můžeme v něm zjistit počet elektronů. K tomu je třeba vzít absolutní hodnotu náboje iontu a vynásobit jej nábojem elementárního elektronu, který je 1,6 x 10 -19 Cl.
Počet elektronů v záporně nabitém iontu lze tedy vypočítat podle vzorce:
Počet elektronů = / iontový náboj / / / náboj elementárního elektronu|
Například pro iont Fe 3-s nábojem -3:
Počet elektronů = |-3| / |1,6 x 10 -19 Cl / h 1,875 x 10 19 elektronů
Iont Fe 3 tedy obsahuje asi 1 875 x 10 19 elektronů.
Studium počtu elektronů v záporně nabitých iontech pomáhá porozumět a vysvětlit jejich kvalitativní a kvantitativní vlastnosti a také jejich účast na různých chemických reakcích.