Co je atomové číslo?

Atomové číslo je počet protonů - pozitivně nabitých částic - v jádru atom chemického prvku. Prvky se od sebe liší počtem těchto částic, které mají, a tak každý prvek má své vlastní jedinečné atomové číslo. Chemické vlastnosti prvku jsou určeny jeho počtem elektronů, ale v neutrálním atomu je to stejné jako počet protonů. Atomy však mohou získat nebo ztratit elektrony za vzniku záporně nebo pozitivně nabitých iontů, takže atomové číslo je definováno jako počet protonů, protože to je vždy stejné pro daný prvek.

Atomové číslo, hmotnostní číslo a atomová hmotnost

Je možné tyto hodnoty zaměnit, ale jsou od sebe zcela odlišné. Atomy sestávají z jádra obsahujícího pozitivně nabité protony a elektricky neutrální neutrony, přičemž elektrony obíhají v určité vzdálenosti. Protony a neutrony jsou relativně těžké a podobné hmotnosti, ale elektrony jsou mnohem lehčí a na hmotnosti atomu přispívají jen velmi málo. Hmotnostní číslo atomu je počet protonů plus počet neutronů a je téměř stejný jako hmotnost atomu.

Počet neutronů v prvku se může lišit. Formy prvku s různým počtem neutronů jsou známé jako izotopy . Například nejběžnější forma vodíku má jeden proton a žádné neutrony, ale existují dva další izotopy vodíku, deuterium a tritium, s jedním a dvěma neutrony. Přirozeně se vyskytující prvky jsou často směsí různých izotopů. Uhlík je dalším příkladem, který se skládá z izotopů s hmotnostními čísly 12, 13 a 14. Všechny mají šest protonů, ale mají šest, sedm a osm neutronů.

Ačkoli chemici 19. století zavedli dobré aproximace atomových hmotností známých prvků, přesné výpočty nejsou vždy jednoduché, kvůli výskytu různých izotopů v různých poměrech. Atomová hmotnost se často stanoví jako průměr, na základě relativního množství izotopů. Protože některé izotopy jsou nestabilní, mění se v průběhu času na jiné prvky, atomové hmotnosti se mohou lišit a mohou být reprezentovány spíše rozsahem než jednou hodnotou. Izotopy jsou obvykle reprezentovány atomovým číslem vlevo dole chemického symbolu a číslem hmotnosti nebo přibližnou atomovou hmotností vpravo nahoře. Například uhlík 13 bude zobrazen jako ^6C13 .

Periodická tabulka

V šedesátých letech 19. století ruský chemik Dimitri Mendeleev pracoval na tabulce prvků, které byly v té době známé, nejprve je uvedl v pořadí podle atomové hmotnosti a uspořádal je do řádků, které seskupily prvky s podobnými chemickými vlastnostmi dohromady. Již dříve si ostatní chemici všimli, že vlastnosti prvků, pokud jsou uspořádány podle hmotnosti, mají tendenci se opakovat ve více či méně pravidelných intervalech. Například lithium, sodík a draslík jsou všechny reaktivní kovy, které se kombinují s nekovy podobným způsobem, zatímco helium, neon a argon jsou zcela nereaktivní plyny. Z tohoto důvodu se Mendeleevův seznam stal známým jako periodická tabulka.

Mendeleevův první návrh fungoval dobře, ale došlo k několika nesrovnalostem. Například jód je uveden v pořadí podle hmotnosti před teluriem. Problém spočíval v tom, že se jod seskupoval s kyslíkem, sírou a selenem a telurem s fluorem, chlorem a bromem. Podle jejich chemických vlastností by tomu tak mělo být opačně, takže před zveřejněním svého stolu v roce 1869 Mendeleev tyto prvky jednoduše zaměnil. Důvod těchto nesrovnalostí byl odhalen teprve na počátku 20. století.

V roce 1913 fyzik HGJ Moseley vytvořil vztah mezi vlnovými délkami rentgenového záření produkovaného různými prvky a jejich sekvencí v periodické tabulce. Protože struktura atomu byla odhalena jinými experimenty kolem této doby, bylo zřejmé, že tento vztah závisí na počtu protonů v jádru prvku, jinými slovy na atomovém čísle. Periodická tabulka by pak mohla být uspořádána podle tohoto čísla, čímž by pozorované chemické vlastnosti prvků byly spolehlivé na teoretickém základě. Příležitostné nesrovnalosti v původní tabulce byly způsobeny skutečností, že rozdíly v počtu neutronů by někdy mohly vést k tomu, že prvek bude mít vyšší atomovou hmotnost než jiný prvek s vyšším atomovým číslem.

Moderní periodická tabulka ukazuje prvky v polích uspořádaných do řádků a sloupců, s atomovým číslem vzestupně podél každé řady. Každý sloupec sdružuje prvky s podobnými chemickými vlastnostmi. Sloupce jsou určeny počtem a uspořádáním elektronů v atomech, což je zase určeno počtem protonů. Každé pole obvykle obsahuje chemický symbol prvku, s atomovým číslem výše.