Что определяет порядковый номер элемента

Что определяет порядковый номер элемента

Зарядовое число атомного ядра (синонимы: атомный номер, атомное число, порядковый номер химического элемента) — количество протонов в атомном ядре. Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда и одновременно равно порядковому номеру соответствующего ядра химического элемента в таблице Менделеева.Обычно обозначается буквой Z [⇨] .

Термин «атомный» или «порядковый» номер обычно используется в атомной физике и в химии, тогда как эквивалентный термин «зарядовое число» — в ядерной физике. В неионизированном атоме количество электронов в электронных оболочках совпадает с зарядовым числом.

Ядра с одинаковым зарядовым числом, но различным массовым числом A (которое равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N) являются различными изотопами одного и того же химического элемента, поскольку именно заряд ядра определяет структуру электронной оболочки атома и, следовательно, его химические свойства. Более трёх четвертей химических элементов существует в природе в виде смеси изотопов (см. Моноизотопный элемент), и средняя изотопная масса изотопной смеси элемента (называемая относительной атомной массой) в определённой среде на Земле определяет стандартную атомную массу элемента (ранее использовалось название «атомный вес»). Исторически именно эти атомные веса элементов (по сравнению с водородом) были величинами, которые измеряли химики в XIX веке.

Поскольку протоны и нейтроны имеют приблизительно одинаковую массу (масса электронов пренебрежимо мала по сравнению с их массой), а дефект массы нуклонного связывания всегда мал по сравнению с массой нуклона, значение атомной массы любого атома, выраженной в атомных единицах массы, находится в пределах 1 % от целого числа А.

Содержание

История [ править | править код ]

Периодическая таблица и порядковые номера для каждого элемента [ править | править код ]

Поиски основы естественной классификации и систематизации химических элементов, основанной на связи их физических и химических свойств с атомным весом, предпринимались на протяжении длительного времени. В 1860-х годах появился ряд работ, связывающих эти характеристики — спираль Шанкуртуа, таблица Ньюлендса, таблицы Одлинга и Мейера, но ни одна из них не давала однозначного исчерпывающего описания закономерности. Сделать это удалось русскому химику Д. И. Менделееву. 6 марта 1869 года (18 марта 1869 года) на заседании Русского химического общества было зачитано сообщение Менделеева об открытии им Периодического закона химических элементов [1] , а вскоре его статья «Соотношение свойств с атомным весом элементов» была опубликована в «Журнале Русского физико-химического общества» [2] . В том же году вышло первое издание учебника Менделеева «Основы химии», где была приведена его периодическая таблица. В статье, датированной 29 ноября 1870 года (11 декабря 1870 года), опубликованной в «Журнале Русского химического общества» под названием «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», Менделеев впервые употребил термин «периодический закон» и указал на существование нескольких не открытых ещё элементов [3] .

В своих работах Менделеев расположил элементы в порядке их атомных весов, но при этом сознательно допустил отклонение от этого правила, поместив теллур (атомный вес 127,6) впереди йода (атомный вес 126,9) [4] , объясняя это химическими свойствами элементов. Такое размещение элементов правомерно с учётом их зарядового числа Z, которое было неизвестно Менделееву. Последующее развитие атомной химии подтвердило правильность догадки учёного.

Модели атома Резерфорда-Бора и Ван ден Брука [ править | править код ]

В 1911 году британский физик Эрнест Резерфорд предложил модель атома, согласно которой в центре атома расположено ядро, содержащее б́ольшую часть массы атома и положительный заряд, который в единицах заряда электрона должен был быть равен примерно половине атомного веса атома, выраженного в числе атомов водорода. Резерфорд сформулировал свою модель на основе данных об атоме золота (Z = 79, A = 197), и, таким образом, получалось, что у золота должен быть заряд ядра около 100 (в то время как порядковый номер золота в периодической таблице 79). Через месяц после выхода статьи Резерфорда, голландский физик-любитель Антониус ван ден Брук впервые предположил, что заряд ядра и число электронов в атоме должны быть точно равны его порядковому номеру в периодической таблице (он же — атомный номер, обозначаемый Z). Эта гипотеза в конечном счете подтвердилась.

Читайте также:  Вордпресс не могу зайти в админку

Но, с точки зрения классической электродинамики, в модели Резерфорда, электрон, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать энергию непрерывно и очень быстро и, потеряв её, упасть на ядро. Чтобы разрешить эту проблему, в 1913 году датский физик Нильс Бор предложил свою модель атома. Бор ввёл допущение, что электроны в атоме могут двигаться только по определённым (стационарным) орбитам, находясь на которых, они не излучают энергию, а излучение или поглощение происходит только в момент перехода с одной орбиты на другую. При этом стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка [5] : m e v r = n ℏ <displaystyle m_vr=nhbar > .

Эксперименты Мозли 1913 года и «пропавшие» химические элементы [ править | править код ]

В 1913 году британский химик Генри Мозли после дискуссии с Н.Бором решил проверить гипотезы Ван ден Брука и Бора на эксперименте [6] . Для этого Мозли измерил длины волн спектральных линий фотонных переходов (линии K и L) в атомах алюминия (Z = 13) и золота (Z = 79), использовавшихся в качестве серии мишеней внутри рентгеновской трубки [7] . Квадратный корень частоты этих фотонов (рентгеновских лучей) увеличивался от одной цели к другой в арифметической прогрессии. Это привело Мозли к заключению (закон Мозли), что значение атомного номера почти соответствует (в работе Мозли — со смещением на одну единицу для K-линий) вычисленному электрическому заряду ядра, то есть величине Z. Среди прочего эксперименты Мозли продемонстрировали, что ряд лантаноидов (от лантана до лютеция включительно) должен содержать ровно 15 элементов — не меньше и не больше, что было далеко не очевидно для химиков того времени.

После смерти Мозли в 1915 году его методом были исследованы атомные номера всех известных элементов от водорода до урана (Z = 92). Было обнаружено, что в периодической таблице отсутствуют семь химических элементов (с Z [8] . Все эти семь «пропавших» элементов были обнаружены в период с 1918 по 1947 год: технеций (Z=43), прометий (Z=61), гафний (Z=72), рений (Z=75), астат (Z=85), франций (Z=87) и протактиний (Z=91) [9] . К этому времени также были обнаружены первые четыре трансурановых элемента, поэтому периодическая таблица была заполнена без пробелов до кюрия (Z = 96).

Протон и гипотеза «ядерных электронов» [ править | править код ]

К 1915 году в научном сообществе сложилось понимание того факта, что зарядовые числа Z, они же — порядковые номера элементов, должны быть кратны величине заряда ядра атома водорода, но не было объяснения причин этого. Сформулированная ещё в 1816 году гипотеза Праута предполагала, что водород является некоей первичной материей, из которой путём своего рода конденсации образовались атомы всех других элементов и, следовательно, атомные веса всех элементов, равно как и заряды их ядер, должны измеряться целыми числами. Но в 1907 году опыты Резерфорда и Ройдса [en] показали, что альфа-частицы с зарядом +2 являются ядрами атомов гелия, масса которых превышает массу водорода в четыре, а не в два раза. Если гипотеза Праута верна, то что-то должно было нейтрализовать заряды ядер водорода, присутствующие в ядрах более тяжёлых атомов.

В 1917 году (в экспериментах, результаты которых были опубликованы в 1919 и 1925 годах), Резерфорд доказал, что ядро ​​водорода присутствует в других ядрах; этот результат обычно интерпретируют как открытие протонов [10] . Эти эксперименты начались после того, как Резерфорд заметил, что, когда альфа-частицы были выброшены в воздух (в основном состоящий из азота), детекторы зафиксировали следы типичных ядер водорода. После экспериментов Резерфорд проследил реакцию на азот в воздухе и обнаружил, что когда альфа-частицы вводятся в чистый газообразный азот, эффект оказывается больше. В 1919 году Резерфорд предположил, что альфа-частица выбила протон из азота, превратив его в углерод. После наблюдения изображений камеры Блэкетта в 1925 году Резерфорд понял, что произошло обратное: после захвата альфа-частицы протон выбрасывается, поэтому тяжёлый кислород, а не углерод, является конечным результатом, то есть Z не уменьшается, а увеличивается. Это была первая описанная ядерная реакция: 14 N + α → 17 O + p.

Читайте также:  Телефон nokia xpressmusic 5800

Резерфорд назвал новые тяжёлые ядерные частицы протонами в 1920 году (предлагались альтернативные названия — «прутоны» и «протилы»). Из работ Мозли следовало, что ядра тяжёлых атомов имеют более чем вдвое большую массу, чем можно было бы ожидать при условии, что они состоят только из ядер водорода, и поэтому требовалось объяснение для «нейтрализации» предполагаемых дополнительных протонов, присутствующих во всех тяжелых ядрах. В связи с этим была выдвинута гипотеза о так называемых «ядерных электронах». Так, предполагалось, что ядро ​​гелия состоит из четырёх протонов и двух «ядерных электронов», нейтрализующих заряд двух протонов. В случае золота с атомной массой 197 и зарядом 79, ранее рассмотренном Резерфордом, предполагалось, что ядро атома золота содержит 118 этих «ядерных электронов».

Открытие нейтрона и его значение [ править | править код ]

Несостоятельность гипотезы «ядерных электронов» стала очевидной после открытия нейтрона [en] Джеймсом Чедвиком в 1932 году [11] . Наличие нейтронов в ядрах атомов легко объясняло расхождение между атомным весом и зарядным числом атома: так, в атоме золота содержится 118 нейтронов, а не 118 ядерных электронов, а положительный заряд ядра полностью состоит из 79 протонов. Таким образом, после 1932 года атомный номер элемента Z стал идентичным числу протонов в его ядре.

Символ Z [ править | править код ]

Зарядовое число обычно обозначается буквой Z , от нем. atomzahl — «атомное число», «атомный номер» [12] Условный символ Z, вероятно, происходит от немецкого слова Atomzahl (атомный номер) [13] , обозначающего число, которое ранее просто обозначало порядковое место элемента в периодической таблице и которое приблизительно (но не точно) соответствовало порядку элементов по возрастанию их атомных весов. Только после 1915 года, когда было доказано, что число Z является также величиной заряда ядра и физической характеристикой атома, немецкое слово Atomzahl (и его английский эквивалент англ. Atomic number ) стали широко использоваться в этом контексте.

Химические свойства [ править | править код ]

Каждый элемент обладает определённым набором химических свойств как следствие количества электронов, присутствующих в нейтральном атоме, которое представляет собой Z (атомный номер). Конфигурация электронов в атоме следует из принципов квантовой механики. Количество электронов в электронных оболочках каждого элемента, особенно в самой внешней валентной оболочке, является основным фактором, определяющим его химические связи. Следовательно, только атомный номер определяет химические свойства элемента, и именно поэтому элемент может быть определён как состоящий из любой смеси атомов с данным атомным номером.

Новые элементы [ править | править код ]

При поиске новых элементов исследователи руководствуются представлениями об зарядовых числах этих элементов. По состоянию на конец 2019 года были обнаружены все элементы с зарядовыми числами от 1 до 118. Синтез новых элементов осуществляется путем бомбардировки атомов-мишеней тяжёлых элементов ионами таким образом, что сумма зарядовых чисел атома-мишени и иона-«снаряда» равна зарядовому числу создаваемого элемента. Как правило, период полураспада элемента становится короче с увеличением атомного номера, хотя для неизученных изотопов с определённым числом протонов и нейтронов могут существовать так называемые «острова стабильности» [14] .

порядковый номер элемента — атомное число … Cловарь химических синонимов I

Читайте также:  Зависает ноутбук что делать видео

ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР — элемента, то же, что (см. АТОМНЫЙ НОМЕР). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР … Физическая энциклопедия

Порядковый номер — Термин, используемый, где необходима упорядоченость информации; Может означать: Порядковый номер элемента в таблице Менделеева, равный зарядовому числу. Порядковый номер единицы … Википедия

порядковый номер порождающего элемента — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?gloss >Справочник технического переводчика

ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР — химического элемента то же, что атомный номер … Большой Энциклопедический словарь

ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР — хим. элемента то же, что (см.) … Большая политехническая энциклопедия

Порядковый номер — номер места, занимаемого химическим элементом в периодической системе элементов (См. Периодическая система элементов) Д. И. Менделеева; то же, что Атомный номер элемента … Большая советская энциклопедия

Порядковый номер химического элемента — Зарядовое число атомного ядра (синонимы: атомный номер, атомное число, порядковый номер химического элемента) количество протонов в атомном ядре. Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда и одновременно равно порядковому… … Википедия

порядковый номер — химического элемента, то же, что атомный номер. * * * ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР химического элемента, то же, что атомный номер (см. АТОМНЫЙ НОМЕР) … Энциклопедический словарь

ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР — хим. элемента, то же, что атомный номер … Естествознание. Энциклопедический словарь

что показываетА) порядковый номер химического элемента ,Б) номер периода , в котором находиться химический элемент,В) номер группы, в которой находиться химический элемент приведите конкретные примеры для элеметов КАЛИЯ, ХЛОРА ,МАРГАНЦА.

ДАЙТЕ ХАРАКТЕРИСТИКУ ЭЛЕМЕНТОВ по их положению в переодической системе химических элеметов Д.И .МЕНДЕЛЕЕВА и сторению атомов: а)фосфора б) кальция по плану.

1) положение в переодической системе менделеева (порядковый номер, номер периода, номер группы, подгруппа)

2) сторение атома(состав атомного ядра, электронное стороение)

3)характер простого вещества (метел и не метал)

4) низкая и высшая степень окисления

5)формула высшего оксида и гидроксида и их характер, наиболее типичного свойства( взаимодействие с водой для оксида и кислотно-основное взаимодействие для обоих веществ)

6) формула летучего водородного соединения для элемента не металла

  • Попроси больше объяснений
  • Следить
  • Отметить нарушение

RikEM 24.11.2012

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Проверено экспертом

1) Порядковый номер элемента показывает:

— заряд ядра атома

— число протонов и электронов

2) Номер периода говорит нам о количестве энергетических уровней

3) Номер группы дает нам информацию о числе электронов на внешнем уровне

K — калий, №19, 4 период, 1 группа, гл. подгруппа.

+19 ) ) ) ) число элетронов = числу протонов = № элемента = 19, 4 период = 4

2 8 8 1 уровня ,1 группа = 1 элетрон на внешнем уровне

Cl — хлор, №17, 3 период, 7 группа, гл. погруппа

+17 ) ) ) число электронов = числу протонов = № эл — та = 17, 3 пер. = 3 уровня,

2 8 7 7 группа — 7 внешних электронов

Mn — марганец(тут по — хлеще дело будет) №25, 4 период, 7 группа, побочная подгруппа, вот из-за того, что марганец находится в побочной подгруппе распределение электронов будет несколько иным, по сравнению с предыдущими примерами, смотрим:

+25 ) ) ) ) ne(число эл-в) = np(число пр — в) = № эл. = 25, 4 пер. = 4 уровня

2 8 13 2 7 группа = . БАХ! 2 электрона (вот о чем я говорил когда только начал характеризовать атом марганца)

По многочисленным заявкам характеристики фосфора и кальция

Начнем пожалуй с фосфора:

P №15, 3 период, 5 группа, главная подгруппа;

Электронная формула атома: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Фосфор — типичный неметалл

Характерные степени окисления атома фосфора: +5, +3, 0, -3

Высший оксид фосфора P2O5 — кислотный характер

Гидроксид — H3PO4 -фосфорная кислота

Летучее водородное соединение PH3 — фосфин

Ca — кальций, №20, 4 период, 2 группа, главная подгруппа;

Электронная формула атома: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector