Número atômico - Atomic number


Da Wikipédia, a enciclopédia livre

Uma explicação dos sobrescritos e subscritos visto na notação de número atômico. número atómico é o número de protões, e, portanto, também a carga total positiva, no núcleo atómico.
O modelo de Rutherford-Bohr do átomo de hidrogénio ( Z = 1 ) ou um ião de hidrogénio do tipo ( Z > 1 ). Neste modelo, é uma característica essencial que a energia dos fotões (ou frequência) da radiação electromagnética emitida (mostrado) quando um electrão salta de um orbital para outro, ser proporcional ao quadrado matemático de carga atómica ( Z 2 ). Medição experimental por Henry Moseley desta radiação para diversos elementos (a partir de Z = 13-92 ) mostraram os resultados como previsto por Bohr. Tanto o conceito de número atômico eo modelo de Bohr foram, assim, dada credibilidade científica.

O número atómico ou número de protões (símbolo Z ) de um elemento químico é o número de protões encontrados no núcleo de um átomo . Ele é idêntico ao número de carga do núcleo. O número atômico identifica um elemento químico. Em um sem carga átomo, o número atómico também é igual ao número de electrões .

A soma do número atómico Z e o número de neutrões , N , dá o número de massa Um de um átomo. Desde protões e neutrões têm aproximadamente a mesma massa (e a massa dos electrões é insignificante para muitas finalidades) e o defeito de massa de ligação nucleão é sempre pequena em comparação com a massa nucleão, a massa atómica de qualquer omo, quando expressa em atómica unificado unidades de massa (que fazem uma quantidade chamada a " massa isotópica relativo "), está dentro de 1% de todo o número uma .

Átomos com o mesmo número atómico Z mas diferentes números de neutrões N , e, consequentemente, diferentes massas atómicas, são conhecidos como isótopos . Um pouco mais de três quartos de elementos que ocorrem naturalmente existir como uma mistura de isótopos (ver elementos monoisotópicos ), e a massa isotópica média de uma mistura isotópica de um elemento (chamado a massa atómica relativa) num ambiente definido na Terra, determina padrão do elemento peso atômico . Historicamente, foi estes pesos atómicos de elementos (em comparação com o hidrogénio), que eram as quantidades mensuráveis pelos químicos no século 19.

O símbolo convencional Z vem do alemão palavra Z ahl significado número , que, antes da síntese moderna de idéias de química e física, apenas denotado lugar numérica de um elemento na tabela periódica , cujo pedido é de aproximadamente, mas não completamente, de acordo com o ordem dos elementos de pesos atómicos. Só depois de 1915, com a sugestão e evidências de que esse Z número também foi a carga nuclear e uma característica física de átomos, fez a palavra Atom z ahl (e seu equivalente Inglês número atômico ) entrar em uso comum neste contexto.

História

A tabela periódica e um número natural de cada elemento

Químico russo Dmitri Mendeleev , o criador da tabela periódica.

Genericamente falando, a existência ou a construção de uma tabela periódica de elementos cria uma ordenação dos elementos, e assim eles podem ser numerados em ordem.

Dmitri Mendeleev afirmou que ele organizou suas primeiras tabelas periódicas (publicado pela primeira vez em 06 de março de 1869), a fim de peso atômico ( "Atomgewicht"). No entanto, tendo em consideração as propriedades químicas observadas dos elementos, mudou a ordem ligeiramente e colocado telúrio (peso atómico 127,6) à frente de iodo (126,9 peso atómico). Esta colocação é consistente com a prática moderna de ordenar os elementos pelo número de prótons, Z , mas esse número não era conhecido ou suspeito no momento.

A numeração simples com base na posição tabela periódica nunca foi inteiramente satisfatória, no entanto. Para além do caso de iodo e telúrio, depois vários outros pares de elementos (tais como o árgon, e de potássio, cobalto e níquel) eram conhecidos como tendo pesos atómicos quase idênticos ou invertidas, requerendo assim a sua colocação na tabela periódica para ser determinada pela sua composição química propriedades. No entanto, a identificação gradual de mais e mais quimicamente semelhante lantanídeos elementos, cujo número atómico não era óbvio, levou a inconsistência e incerteza na numeração periódica dos elementos, pelo menos, a partir de lutécio (elemento 71) para a frente ( háfnio não era conhecido neste momento).

Niels Bohr , criador do modelo de Bohr .

O modelo de Rutherford-Bohr e van den Broek

Em 1911, Ernest Rutherford deu um modelo do átomo na qual um núcleo central possuía a maior parte da massa do átomo e uma carga positiva que, em unidades de carga do electrão, era para ser aproximadamente igual a metade do peso atómico do átomo, expressa em números de átomos de hidrogénio. Esta carga central, seria, assim, aproximadamente a metade do peso atómico (embora fosse quase 25% diferente do número atómico de ouro ( Z = 79 , A = 197 ), o elemento único a partir do qual Rutherford fez a suposição). No entanto, apesar da estimativa de Rutherford que o ouro teve uma carga central, de cerca de 100 (mas era elemento Z = 79 da tabela periódica), um mês após o papel de Rutherford apareceu, Antonius van den Broek, formalmente pela primeira vez sugerido que a carga central e número de electrões num átomo era exactamente igual ao seu lugar na tabela periódica (também conhecida como número de elemento, número atómico, e simbolizado Z ). Isto provou ser, eventualmente, ser o caso.

O experimento de Moseley 1913

Henry Moseley em seu laboratório.

A posição experimental melhorou dramaticamente depois de uma pesquisa por Henry Moseley em 1913. Moseley, após discussões com Bohr, que era ao mesmo laboratório (e que tinham usado hipótese Van den Broek em seu modelo de Bohr do átomo), decidiu testar Van den Broek de e hipótese de Bohr directamente, por ver se linhas espectrais emitidas a partir de átomos excitados equipado postulação da teoria Bohr que a frequência das linhas espectrais ser proporcional ao quadrado da Z .

Para fazer isso, Moseley medidos os comprimentos de onda das transições de fotões mais interiores (K e L linhas) produzidos pelos elementos de alumínio ( Z  = 13) com ouro ( Z  = 79), utilizado como uma série de alvos anódicos móveis dentro de um raio-X tubo . A raiz quadrada da frequência desses fotões (raios-x) aumentou de um alvo para o outro em uma progressão aritmética. Isto levou à conclusão ( lei de Moseley ) que o número atómico que correspondem de perto (com um deslocamento de uma unidade para a K-linhas, no trabalho de Moseley) para o calculada carga eléctrica do núcleo, isto é, o número de elemento de Z . Entre outras coisas, Moseley demonstraram que o lantanídeos série (de lantânio ao lutécio inclusive) deve ter 15 membros-não menos e não mais-que estava longe de ser evidente a partir da química naquele momento.

elementos em falta

Após a morte de Moseley, em 1915, os números atómicos de todos os elementos conhecidos a partir de hidrogénio para urânio ( Z = 92) foram examinadas por seu método. Havia sete elementos (com Z <92) que não foram encontrados e, por conseguinte, identificado como ainda por descobrir, correspondente a números atómicos 43, 61, 72, 75, 85, 87 e 91. De 1918 a 1947, todas as sete destes elementos em falta foram descobertos. Por esta altura os primeiros quatro elementos transurânicos também tinha sido descoberto, de modo que a tabela periódica estava completa, sem lacunas tanto quanto cúrio ( Z = 96).

O próton ea ideia de elétrons nucleares

Em 1915, a razão para a carga nuclear a ser quantizado em unidades de Z , as quais foram agora reconhecidos para ser a mesma como o número do elemento, não foi compreendido. Uma ideia antiga chamado a hipótese de Prout havia postulado que os elementos foram todos feitos de resíduos (ou "protyles") do mais leve elemento hidrogênio, que no modelo de Bohr-Rutherford tinha um único elétron e uma carga nuclear de um. No entanto, tão cedo como 1907 Rutherford e Thomas Royds tinham mostrado que as partículas alfa, que tinha uma carga de 2, eram os núcleos de átomos de hélio, os quais tinham uma massa quatro vezes maior do que hidrogénio, não duas vezes. Se a hipótese de Prout fosse verdade, algo tinha que ser neutralizantes parte da carga dos núcleos de hidrogénio presente nos núcleos de átomos mais pesados.

Em 1917 Rutherford conseguiu gerar núcleos de hidrogénio a partir de uma reacção nuclear entre partículas alfa e azoto, e acreditou que tinha provado lei de Prout. Ele chamou as novas pesados partículas prótons nucleares em 1920 (nomes alternativos sendo proutons e protyles). Tinha sido imediatamente evidentes a partir da obra de Moseley que os núcleos dos átomos pesados têm mais do que duas vezes a mesma massa que seria esperado a partir de seu ser feita de hidrogénio núcleos, e assim, não foi necessária uma hipótese para a neutralização dos extras protões presume presente em todos os núcleos pesados. Um núcleo de hélio foi presumido para ser composta de quatro protões e dois electrões "nucleares" (electrões ligados dentro do núcleo) para cancelar duas das cargas. No outro extremo da tabela periódica, um núcleo de ouro com uma massa de 197 vezes maior do que hidrogénio, foi pensado para conter 118 electrões nucleares do núcleo para dar-lhe uma carga residual de + 79, consistente com o seu número atómico.

A descoberta do neutrão faz Z o número de protões

Todos consideração de electrões nucleares terminou com James Chadwick da descoberta do neutrão em 1932. Um átomo de ouro agora foi visto como contendo 118 neutrões, em vez de 118 electrões nucleares, e a sua carga positiva agora foi realizado para vir inteiramente a partir de um conteúdo de 79 prótons. Depois de 1932, portanto, o número atómico de um elemento Z foi também realizado para ser idêntico ao número de protões dos seus núcleos. 1989, Henadzi Filipenka. Novos números atômicos para quaisquer elementos. http://nauka-sn.ru/filestore/3(7)2018/FilipenkaH.R.pdf

O símbolo Z

O símbolo convencional Z possivelmente vem do alemão palavra Atom z ahl (número atômico). No entanto, antes de 1915, a palavra Zahl (simplesmente número ) foi utilizado para o número atribuído de um elemento na tabela periódica.

Propriedades quimicas

Cada elemento tem um conjunto específico de propriedades químicas, como uma consequência do número de electrões presentes no átomo neutro, o que é Z (o número atómico). A configuração desses elétrons decorre dos princípios da mecânica quântica . O número de electrões em cada elemento de conchas de electrões , em particular a mais exterior de valência , é o factor principal na determinação da sua ligação química comportamento. Por isso, é o número atómico sozinho que determina as propriedades químicas de um elemento; e é por esta razão que um elemento pode ser definida como consistindo de qualquer mistura de átomos com um determinado número atómico.

novos elementos

A busca de novos elementos é geralmente descrito usando números atômicos. A partir de 2010, todos os elementos com número atômico 1 a 118 foram observados. Síntese de novos elementos é realizado por bombardeamento de átomos de alvo de elementos pesados com iões, de tal modo que a soma dos números atómicos dos elementos de destino e de iões é igual ao número atómico do elemento a ser criado. Em geral, a meia-vida torna-se mais curto como número aumenta atômicas, embora uma " ilha de estabilidade " pode existir por isótopos desconhecidos com determinados números de prótons e nêutrons.

Veja também

Referências