Atomy se skládají ze tří hlavních částic: elektronů, protonů a neutronů. Zatímco protony a neutrony jsou v atomovém jádru, elektrony jsou kolem jádra na energetických úrovních. Elektrony mají záporný náboj, protony mají kladný náboj a neutrony nemají náboj. Počet elektronů v atomu lze určit znalostí počtu protonů nebo neutronů.
Neutrony a protony mají téměř stejnou hmotnost, takže celkový počet neutronů a protonů v atomu se nazývá atomové číslo. Studium atomového čísla je důležitým aspektem chemie a fyziky, protože určuje vlastnosti a chování každého prvku.
K určení počtu elektronů v atomu, znát počet neutronů, je nutné znát atomové číslo prvku. Atomové číslo lze nalézt v tabulce periodických prvků nebo v jiných referenčních zdrojích. Když znáte atomové číslo, můžete najít počet protonů v jádru atomu.
Počet elektronů v atomu se rovná počtu protonů, pokud Atom nemá iontový náboj. V případě iontů lze počet elektronů změnit. Ale pokud je atom neutrální, pak se počet elektronů rovná počtu protonů. Když tedy znáte počet neutronů a najdete atomové číslo, můžete určit počet elektronů v atomu.
Stanovení počtu elektronů podle počtu neutronů: potřebné nástroje
Metoda elektronové difrakční analýzy
Tato metoda je založena na principu interakce elektronů se vzorkem a tvorby difrakčního obrazu. K provedení elektronové difrakční analýzy je zapotřebí speciální přístroj - elektronový mikroskop vybavený funkcí difrakce elektronů.
Podstatou metody je, že elektrony klesají na vzorek, který je předem připraven a rozřezán na tenké vrstvy. Při interakci se vzorkem elektrony difragují a vytvářejí difrakční obraz, který lze určit pomocí speciálního detektoru.
Analýzou výsledného difrakčního obrazu a použitím příslušných matematických výpočtů lze určit počet elektronů ve vzorku podle počtu neutronů.
Metoda hmotnostní spekrometrie
Tato metoda je založena na principu separace a identifikace atomů a molekul podle jejich hmotnosti. Pomocí hmotnostního spektrometru lze určit relativní počet atomů a molekul ve vzorku, včetně elektronů a neutronů.
Princip fungování hmotnostního spektrometru spočívá v ionizaci atomů a molekul vzorku, jejich rozdělení podle jejich hmotnosti a detekci oddělených iontů. Výsledné hmotnostní spektrum je analyzováno a umožňuje určit prvky přítomné ve vzorku a jejich poměr.
Pomocí známé hmotnosti protonu a neutronu a poměru počtu neutronů k protonům ve vzorku lze vypočítat počet elektronů ve vzorku.
Metoda rentgenové strukturální analýzy
Rentgenová strukturální analýza je široce používanou metodou pro stanovení struktury molekul a krystalických látek. Pomocí této metody lze také určit počet elektronů podle počtu neutronů.
Podstatou metody je stanovení distribuce elektronové hustoty uvnitř vzorku analýzou rentgenových difrakčních obrazů. Získaná data jsou podrobena matematickým výpočtům, které umožňují určit počet elektronů ve vzorku.
Použití těchto metod a přístrojů umožňuje určit počet elektronů podle počtu neutronů a provést hlubší analýzu vzorku v chemické laboratoři nebo výzkumném středisku.
Pochopení struktury atomu
Protony a neutrony jsou v jádru atomu a elektrony obíhají kolem jádra na elektronových obalech.
Počet elektronů v atomu určuje jeho chemické vlastnosti a umístění v periodické soustavě prvků.
Chcete-li najít počet elektronů v atomu, znát počet neutronů, musíte znát atomové číslo atomu nebo počet protonů. Atomové číslo ukazuje, kolik protonů je obsaženo v jádru atomu a také určuje počet elektronů.
V periodickém systému prvků je atomové číslo uvedeno nad symbolem prvku. Například uhlík má atomové číslo 6, což znamená, že má 6 protonů, a tedy 6 elektronů.
Pokud je tedy znám počet neutronů v atomu, lze najít jeho atomové číslo a poté počet elektronů. Neutrony a elektrony neovlivňují atomové číslo, takže jejich počet není důležitý pro určení.
Pokud má atom například 8 neutronů, pak k nalezení počtu elektronů musíte znát atomové číslo tohoto atomu. Předpokládejme, že atomové číslo je 8, pak bude počet elektronů také 8.
Pochopení struktury atomu a jeho složek nám tedy umožňuje určit počet elektronů v atomu tím, že známe počet neutronů, a použít tyto informace ke studiu chemických vlastností prvků.
| Komponenty atomu | Umístění |
|---|---|
| Proton | Jádro |
| Neutron | Jádro |
| Elektron | Elektronový obal |
Výpočet hmotnostního čísla
K určení hmotnostního čísla podle známého počtu neutronů je třeba vzít v úvahu, že atom je obvykle elektricky neutrální a počet jeho elektronů se rovná počtu protonů.
K určení hmotnostního čísla je třeba:
- Najít počet protonů. To se rovná pořadovému číslu chemického prvku v periodickém systému.
- Znát počet protonů, určit počet elektronů. Ty se rovnají počtu protonů, protože atom je elektricky neutrální.
- Sečtěte počet protonů a neutronů. Výsledný součet bude hmotnostní číslo atomu.
Při znalosti počtu neutronů je tedy možné určit hmotnostní číslo atomu, což poskytne informace o jeho struktuře a vlastnostech.
Výpočet náboje jádra atomu
Náboj jádra atomu je dán počtem protonů v něm. Protony mají kladný náboj, který se rovná elementárnímu náboji. Počet protonů také určuje atomové číslo prvku v periodickém systému.
Pokud je znám počet neutronů v jádře, lze určit náboj jádra atomu podle následujícího vzorce:
Náboj jádra = počet protonů + počet elektronů
Vzhledem k tomu, že neutron nemá náboj, počet protonů v jádru se rovná počtu elektronů v atomu. Toto pravidlo platí pro neutrální atomy, když je počet protonů a elektronů vyrovnaný.
Pokud je například v jádru atomu 20 neutronů, pak náboj jádra bude:
Náboj jádra = 20 + 20 = 40 nábojů, protože Atom bude mít 20 protonů a 20 elektronů.
U iontů, tedy nabitých atomů, se však počet protonů a elektronů nemusí shodovat. V takovém případě se náboj jádra atomu bude lišit od počtu elektronů.
Stanovení počtu elektronů
Počet elektronů v atomu je určen číslem atomového náboje.
Atomový náboj označený symbolem " Z " je počet protonů v atomu a současně určuje počet elektronů umístěných v obalech atomu.
Celkový počet neutronů v atomu, označený symbolem "N", neovlivňuje počet elektronů, protože elektrony jsou negativně nabité částice a neutrony nemají žádný elektrický náboj.
K určení počtu elektronů v atomu tedy stačí znát pouze číslo atomového náboje.
Pokud má atom například atomový náboj "Z=6", bude mít 6 elektronů.
Tyto informace lze nalézt v periodickém systému chemických prvků, kde je pro každý prvek uvedeno jeho atomové číslo.