Ein Atom ist die grundlegende strukturelle Einheit einer Substanz, die aus einem Kern und einer Elektronenschale besteht. Um seine Struktur besser zu verstehen, ist es notwendig, die Ladung des Kerns und die Anzahl der Protonen, Elektronen und Neutronen zu verstehen.
Die Ladung eines Kerns ist die Summe der Ladungen aller darin befindlichen Protonen. Protonen haben bekanntlich eine positive Ladung von 1,6 * 10 ^-19 Cl. Die Anzahl der Protonen im Kern bestimmt die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Elements. Zum Beispiel hat Wasserstoff ein Proton im Kern und Sauerstoff acht.
Die Anzahl der Elektronen in der Atmosphäre ist gleich der Anzahl der Protonen im Kern. Die Elektronen tragen jedoch eine negative Ladung, die der Ladung der Protonen entgegengesetzt ist, ihre Masse beträgt 9,1 * 10 ^-31 kg und ihre Ladung beträgt -1,6 * 10 ^-19 Cl. Die Elektronen sind um den Kern auf den Elektronenschalen angeordnet und bestimmen die chemischen Eigenschaften des Atoms.
Neutronen sind elektrisch neutrale Teilchen, die sich auch im Kern befinden. Ihre Masse ist fast gleich der Masse der Protonen und beträgt etwa 1,67 * 10 ^-27 kg. Der Unterschied zwischen Neutronen und Protonen liegt in ihrer Ladung - Neutronen tragen keine Ladung.
Ladung des Atomkerns
Der Kern eines Atoms besteht aus Protonen und Neutronen, die als Nukleonen bezeichnet werden. Protonen haben eine positive elektrische Ladung, während Neutronen keine Ladung haben. Die Ladung des Atomkerns wird durch die Summe der Protonenladungen bestimmt, die sich darin befinden. Für die meisten Atome sind die Zahlen von Protonen und Elektronen gleich, daher ist die Gesamtladung des Atoms Null.
In diesem Fall kann die Ladung des Kerns positiv oder negativ sein, abhängig von der Anzahl der Elektronen im Atom. Wenn die Anzahl der Elektronen größer als die Anzahl der Protonen ist, ist die Ladung des Kerns negativ, wenn die Anzahl der Elektronen kleiner als die Anzahl der Protonen ist, ist die Ladung des Kerns positiv. Diese Situation tritt in Ionen auf, die beim Übergang von Elektronen zwischen Atomen gebildet werden.
Definition und Maßeinheit
Die Anzahl der Protonen in einem Atom bestimmt seine Sequenznummer im Periodensystem der Elemente und wird als Ordnungszahl bezeichnet. Durch die Ordnungszahl können sowohl die Anzahl der Protonen als auch die Anzahl der Elektronen in einem Atom bestimmt werden. Neutronen haben im Gegensatz zu Protonen und Elektronen keine Ladung und Massen sind praktisch gleich der Masse eines Protons.
Die Maßeinheit für die Ladung des Kerns und der Protonen ist der Anhänger (Cl). Ein Anhänger entspricht einer Ladung, die in einer Sekunde bei einem Strom von einem Ampere durch den Leiter fließt. Die Ladung des Kerns und der Protonen wird normalerweise in Elementladungen ausgedrückt, die 1,602176634 × 10 ^-19 Cl entsprechen. Die Einheit der Ordnungszahl ist eine dimensionslose Einheit, die die Sequenznummer des Elements im Periodensystem widerspiegelt.
Formel für die Berechnung
Die Ladung des Atomkerns, auch Kernladung genannt, kann berechnet werden, indem man die Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern kennt.
Die Ladung des Kerns entspricht der Summe der Ladungen aller Protonen im Kern. Jedes Proton hat eine Ladung +1 Ladeeinheit der elementaren Ladung (e), daher lautet die Formel zur Berechnung der Kernladung wie folgt:
Kernladung = Anzahl der Protonen * Einheiten.
Die Anzahl der Protonen in einem Atom ist gleich der Ordnungszahl des Elements im Periodensystem. Zum Beispiel ist für Wasserstoff (H) die Ordnungszahl 1, also im Wasserstoffatom 1 Proton.
Die Anzahl der Neutronen in einem Atom kann gefunden werden, indem die Anzahl der Protonen von der Massenzahl eines Atoms subtrahiert wird. Die Massenzahl eines Atoms bezeichnet die Summe von Protonen und Neutronen im Kern. Die Formel zur Berechnung der Anzahl der Neutronen lautet wie folgt:
Anzahl der Neutronen = Massenzahl - Anzahl der Protonen
Wenn man die Anzahl der Protonen und Neutronen in einem Atom kennt, kann man die Gesamtzahl der Elektronen im Atom bestimmen. Für ein neutrales Atom ist die Anzahl der Elektronen gleich der Anzahl der Protonen. Daher lautet die Formel zur Berechnung der Anzahl der Elektronen wie folgt:
Anzahl der Elektronen = Anzahl der Protonen
Anzahl der Protonen
Die Ordnungszahl ist für jedes Element eindeutig und bestimmt seine Position im Periodensystem von Mendelejew. Zum Beispiel ist die Ordnungszahl bei Wasserstoff 1, bei Helium 2, bei Sauerstoff 8 usw.
Die Ordnungszahl bestimmt auch die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms. Zum Beispiel hat ein Heliumatom zwei Protonen im Kern, Sauerstoff hat acht Protonen.
Die Anzahl der Protonen in einem Atom bestimmt auch seine chemischen Eigenschaften und die Fähigkeit, mit anderen Atomen zu interagieren. Zum Beispiel gehören Atome mit der gleichen Anzahl von Protonen in einem Kern zu demselben Element und haben ähnliche Eigenschaften. Daher ist die Anzahl der Protonen ein wichtiger Parameter für die Beschreibung von Atomen und Elementen.
Anzahl der Elektronen
Normalerweise ist die Anzahl der Elektronen in einem Atom gleich der Anzahl der Protonen im Kern. Dies liegt daran, dass in einem neutralen Atom die Anzahl der positiven und negativen Ladungen gleich sein muss, damit das Atom elektrisch neutral ist.
So wird ein Wasserstoffatom, dessen Kernladung +1 beträgt, nur ein Elektron mit einer negativen Ladung haben. Ein Sauerstoffatom, dessen Kernladung +8 beträgt, hat bereits acht Elektronen. Ein Eisenatom, dessen Kernladung +26 beträgt, hat sechsundzwanzig Elektronen und so weiter.
Die folgende Tabelle stellt die Anzahl der Elektronen in den Atomen einiger chemischer Elemente dar:
| Element | Ladung des Kerns | Anzahl der Elektronen |
|---|---|---|
| Wasserstoff (H) | +1 | 1 |
| Sauerstoff (O) | +8 | 8 |
| Eisen (Fe) | +26 | 26 |
| Kohlenstoff (C) | +6 | 6 |
Somit ist die Anzahl der Elektronen in einem Atom gleich der Anzahl der Protonen im Kern und bestimmt seine Eigenschaften und chemische Aktivität.
Anzahl der Neutronen
Die Anzahl der Neutronen in einem Atom ist definiert als die Differenz zwischen der Gesamtladung des Kerns und der Anzahl der Protonen. Um die Anzahl der Neutronen zu bestimmen, ist es bequem, eine Elementtabelle zu verwenden:
| Element | Ladung des Kerns | Anzahl der Protonen | Anzahl der Neutronen | Anzahl der Elektronen |
|---|---|---|---|---|
| Wasserstoff (H) | 1 | 1 | 0 | 1 |
| Helium (He) | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Lithium (Li) | 3 | 3 | 4 | 3 |
| Beryllium (Be) | 4 | 4 | 5 | 4 |
| Bor (B) | 5 | 5 | 6 | 5 |
| Kohlenstoff (C) | 6 | 6 | 6 | 6 |
Daher kann die Anzahl der Neutronen in einem Atom für verschiedene Elemente unterschiedlich sein und ist eine der Schlüsseleigenschaften eines Atoms.
