Hvad er et atomnummer?

Atomnummeret er antallet af protoner - positivt ladede partikler - i kernen et atom af et kemisk element. Elementer adskilles fra hinanden ved antallet af disse partikler, de har, og derfor har hvert element sit eget unikke atomnummer. Et kemiske egenskaber ved et element bestemmes af dets antal elektroner, men i et neutralt atom er dette det samme som antallet af protoner. Atomer kan imidlertid vinde eller miste elektroner til at danne negativt eller positivt ladede ioner, så atomnummeret defineres som antallet af protoner, da dette altid er det samme for et givet element.

Atomnummer, massetal og atomvægt

Det er muligt at forveksle disse værdier, men de er ganske forskellige fra hinanden. Atomer består af en kerne, der indeholder positivt ladede protoner og elektrisk neutrale neutroner, hvor elektroner kredser i nogen afstand. Protoner og neutroner er relativt tunge og ligner vægt, men elektroner er meget lettere og bidrager meget lidt til vægten af ​​et atom. Massetallet på et atom er antallet af protoner plus antallet af neutroner og er næsten lig med atomets vægt.

Antallet af neutroner i et element kan variere. Former af et element med forskellige antal neutroner er kendt som isotoper . For eksempel har den mest almindelige form for brint et proton og ingen neutroner, men der findes to andre isotoper af brint, deuterium og tritium, med henholdsvis en og to neutroner. Naturligt forekommende elementer er ofte blandinger af forskellige isotoper. Carbon er et andet eksempel bestående af isotoper med massetallet 12, 13 og 14. Disse har alle seks protoner, men har henholdsvis seks, syv og otte neutroner.

Selvom kemikere fra det 19. århundrede havde etableret gode tilnærmelser af atomvægterne for de kendte elementer, er de nøjagtige beregninger ikke altid ligetil på grund af forekomsten af ​​forskellige isotoper i forskellige størrelsesforhold. Ofte bestemmes atomvægten som et gennemsnit, baseret på den relative forekomst af isotoper. Da nogle isotoper er ustabile og ændrer sig over tid til andre elementer, kan atomvægte variere og kan repræsenteres som et interval i stedet for som en enkelt værdi. Isotoper er normalt repræsenteret med atomnummeret nederst til venstre på det kemiske symbol og massetallet, eller den omtrentlige atomvægt, øverst til højre. F.eks. Vil carbon 13 blive vist som ^6C13 .

Den periodiske tabel

I 1860'erne arbejdede den russiske kemiker Dimitri Mendeleev på en tabel med de elementer, der var kendt på det tidspunkt, og oprindeligt listede dem i rækkefølge af atomvægt og arrangerede dem i rækker, der grupperede elementer med lignende kemiske egenskaber sammen. Det var tidligere bemærket af andre kemikere, at elementernes egenskaber, når de blev ordnet efter vægt, havde en tendens til at gentage med mere eller mindre regelmæssige intervaller. For eksempel er lithium, natrium og kalium alle reaktive metaller, der kombineres med ikke-metaller på lignende måder, mens helium, neon og argon alle er fuldstændigt ureaktive gasser. Af denne grund blev Mendeleevs liste kendt som den periodiske tabel.

Mendeleevs første udkast fungerede godt, men der var et par uoverensstemmelser. For eksempel, der er anført i rækkefølge efter vægt, kom jod før tellur. Problemet var, at dette grupperede jod med ilt, svovl og selen og tellur med fluor, klor og brom. I henhold til deres kemiske egenskaber skulle det modsatte have været tilfældet, så Mendeleev udskiftede simpelthen disse elementer inden han offentliggjorde sit bord i 1869. Først i det tidlige 20. århundrede blev grunden til disse uoverensstemmelser imidlertid afsløret.

I 1913 etablerede fysikeren HGJ Moseley et forhold mellem bølgelængderne af røntgenstråler produceret af forskellige elementer og deres sekvens i den periodiske tabel. Da atomets struktur blev afsløret af andre eksperimenter omkring denne tid, blev det klart, at dette forhold var afhængigt af antallet af protoner i et elements kerne, med andre ord dets atomnummer. Den periodiske tabel kunne derefter ordnes efter dette nummer og sætte de observerede kemiske egenskaber for elementerne på en sund teoretisk basis. Lejlighedsvis uoverensstemmelser i den originale tabel skyldtes, at variationer i antallet af neutroner undertiden kunne resultere i, at et element havde en højere atomvægt end et andet element med et højere atomnummer.

Den moderne periodiske tabel viser elementerne i kasser arrangeret i rækker og kolonner, med atomnummeret stigende langs hver række. Hver søjle grupperer elementer med lignende kemiske egenskaber. Søjlerne bestemmes af antallet og arrangementet af elektroner i atomerne, hvilket igen bestemmes af antallet af protoner. Hver boks indeholder normalt det kemiske symbol for elementet med atomnummeret ovenfor.