Családi Kör, Ismeretterjesztő Füzetek, 1993 (2-5. szám)
1993-12-02 / 2. szám
Ismeretterjesztő Füzetek (2.) Kémia I. A szilárd halmazállapotú anyagokat alkotó molekulák, atomok, ionok között működő vonzóerők lényegesen nagyobbak, mint a folyadékokban. Emiatt a szilárd anyagok állandó alakkal és térfogattal rendelkeznek. 2.2. Az atom szerkezete Az atom pozitív töltésű központi atommagból és ekörül elhelyezkedő elektronburokból áll. Az atommag megközelítőleg gömb alakú, átmérője 10'14 m, míg az atom átmérője kb. 10’lffm. Az elektronok nagy sebességgel keringenek az atommag körül, relatív nagy térfogatot foglalva el. Az atommagok két alkotó részből: protonból és neutronból állnak, közös néven nukleonoknak nevezzük őket. A protonok töltése a pozitív elemi elektromos töltés, 1,602 1019 coulomb, ami ellentétes előjellel ugyanakkora, mint az elektron töltése. A neutronok semlegesek. Az atommagban levő pozitív töltésű protonok száma megegyezik a negatív töltésű elektronok számával, ezért az atomnak nincsen elektromos töltése, az atom semleges. Minden atomot rendszám (Z) és tömegszám (A) határoz meg, melyeket az elem vegyjele mellé írunk. ax pl. 8бО uNa A magban levő protonok száma egyenlő a rendszámmal: Z = N (p+) = N (e_) A magban levő protonok száma megszabja az elem kémiai minőségét, és ennek megfelelően kijelöli az elem helyét a periódusos rendszerben. Az atommagban levő neutronok számát N (n») -val jelöljük. A protonok és a neutronok számának összegét az atom tömegszámának nevezzük. Jele A A = N (p+) + N (/ie) A neutronok száma egyenlő a tömegszám és a rendszám különbségével: N („•) = A - Z A - 27 N („•) = A - Z = 27 -13 = 14 1.1. Táblázat. Az elemi részecskék jele, tömege és töltése ATE = atomtömeg-egysége 1,66 1027 kg 2.2.1. Izotópok Az olyan atomokat, amelyek mindegyikének mind a rendszáma, mind a tömegszáma azonos, NTJK 1.1DÓKNAK nevezzük. A nuklidoknak mind a kémiai, mind a fizikai tulajdonságai megegyeznek. Az olyan atomokat, amelyeknek a rendszáma azonos (ezért egy helyen találhatók a periódusos rendszerben), tömegszámuk azonban különböző, egy elem izotópjainak nevezzük. Az izotópok kémiai tulajdonságai azonosak, fizikai tulajdonságaik azonban kismértékben különbözőek. A természetben az elemeknek rendszerint többféle izotópja is előfordul. Például a szénatomok nagy részében az atommag 6 proton mellett 6 neutront tartalmaz, másokban az atommagnak 7 vagy 8 neutronja van. Ezeknek a szénatomoknak a rendszáma 6, de tömegszáma 12,13, illetve 14. A szénnek tehát háromféle izotópja van: a 12-es, a 13-as és a 14-es tömegszámú izotóp. Az izotópok jelölésében a vegyjel mellett mindig feltüntetjük a tömegszámot és a rendszámot. A háromféle szén atomtömegének súlyozott tömegátlaga 12 0,98892 + 13 0,01108 + 14 1 10‘10 = 12,0111. 2.2.2. Relatív atomtömeg Az atomok tömege rendkívül kicsi. A kémiai gyakorlatban általában nincs szükség az atomok tömegének tényleges (abszolút) értékére, hanem csak azt kell tudni, hogy az egyik atom tömege hányszor nagyobb vagy kisebb egy másik atom tömegénél. Ebből a meggondolásból használjuk az úgynevezett relatív atomtömeg elnevezésű mennyiséget, amely azt adja meg, hogy egy atom tömege hányszorosa a 12-es szénatom tömege 1/12 részének. A relatív atomtömeg jele: A* Egyféle nuklidból álló anyag esetén a relatív atomtömeg értéke - kerekítve - megegyezik a tömegszám értékével: Az Ar. Ha az elem különböző izotópokból áll, akkor a relatív atomtömege egyenlő az izotópok relatív atomtömegének súlyozott tömegátlagával. A szén esetében pl.: 12,0000 0,98892 + 13,00335 0,01108 + 12,011 Ai(c) = 12,011. Például: 13 AI 7= N(p+) = N (e_) = 13 Például: 12 a 6 C a 12-es tömegszámú izotópot, a 63 C a 13-as tömegszámú izotópot, a 64C a 14-es tömegszámú izotópot jelöli. A természetes szénben az izotópok aránya: 12C 98,892 % 63C 1,108 % 14C 0,0000000001 %. 1993. XII. 2. • Családi Kör 48. szám 3