Најважније из лекције
Грађа атома: Атом чине позитивно језгро (протони \( p^+ \) и неутрони \( n^0 \)) и негативни електронски омотач (електрони \( e^- \)).
Електронеутралност: Број протона једнак је броју електрона: \( N(p^+) = N(e^-) \).
Атомски и масени број:
Електронеутралност: Број протона једнак је броју електрона: \( N(p^+) = N(e^-) \).
Атомски и масени број:
- Атомски број: \( Z = N(p^+) \) (одређује врсту хемијског елемента).
- Масени број: \( A = N(p^+) + N(n^0) \) (одређује масу језгра).
- Број неутрона: \( N(n^0) = A - Z \).
Атом је електронеутрална, сложена честица изграђена од језгра и електронског омотача, односно од три врсте субатомских честица: протона, неутрона и електрона.
| Честица | Ознака | Наелектрисање (\( q \)) | Маса (\( m \)) | Положај у атому |
|---|---|---|---|---|
| Протон | \( p^+ \) | \( +1 \) (позитивно) | \( m(p^+) \approx m(n^0) \) | Језгро (нуклеон) |
| Неутрон | \( n^0 \) | \( 0 \) (неутрално) | \( m(n^0) \approx m(p^+) \) | Језгро (нуклеон) |
| Електрон | \( e^- \) | \( -1 \) (негативно) | око \( 2\,000 \) пута мања од масе протона | Електронски омотач |
Нуклеони су честице које чине језгро атома (протони и неутрони).
Језгро атома је увек позитивно наелектрисано због протона, а електронски омотач је негативно наелектрисан због електрона. Маса целокупног атома концентрисана је у језгру.
Атом је у целини електронеутрална честица, јер садржи једнак број позитивно наелектрисаних протона и негативно наелектрисаних електрона:
\[ N(p^+) = N(e^-) \]
Упоредити наелектрисање и масу протона и електрона.
Наелектрисања су по апсолутној вредности једнака, али супротног знака: \( q(p^+) = q(e^-) \).
Маса протона је знатно већа од масе електрона: \( m(p^+) > m(e^-) \) (маса електрона је занемарљиво мала).
Маса протона је знатно већа од масе електрона: \( m(p^+) > m(e^-) \) (маса електрона је занемарљиво мала).
Атомски (редни) број (\( Z \)) представља број протона у језгру атома и јединствен је за сваки хемијски елемент.
\[ Z = N(p^+) \]
Пошто је атом електронеутралан, важи: \( Z = N(p^+) = N(e^-) \)
Масени број (\( A \)) представља укупан збир броја протона и броја неутрона у језгру атома (укупан број нуклеона).
\[ A = N(p^+) + N(n^0) = Z + N(n^0) \]
Број неутрона се израчунава као разлика масеног и атомског броја:
\[ N(n^0) = A - Z \]
Означавање уз хемијски симбол елемента (\( \text{E} \)):
\[ {}^{A}_{Z}\text{E} \]
\( A \) - масени број (горе лево), \( Z \) - атомски број (доле лево).
За атом натријума \( {}^{23}_{11}\text{Na} \):
- Атомски број: \( Z = 11 \implies N(p^+) = 11, \; N(e^-) = 11 \)
- Масени број: \( A = 23 \)
- Број неутрона: \( N(n^0) = A - Z = 23 - 11 = 12 \)
Изотопи су атоми истог хемијског елемента који имају исти атомски број \( Z \) (исти број протона), а различит масени број \( A \) (различит број неутрона).
Изотопи водоника:
- Протијум (\( {}^{1}_{1}\text{H} \)): \( 1\,p^+ \), \( 0\,n^0 \), \( 1\,e^- \) (најзаступљенији изотоп, чини 99,98%)
- Деутеријум (\( {}^{2}_{1}\text{H} \)): \( 1\,p^+ \), \( 1\,n^0 \), \( 1\,e^- \)
- Трицијум (\( {}^{3}_{1}\text{H} \)): \( 1\,p^+ \), \( 2\,n^0 \), \( 1\,e^- \)
Изотопи имају практичну примену у науци, енергетици, медицини и археологији (нпр. радиоактивни изотоп угљеника \( {}^{14}_{6}\text{C} \) користи се за одређивање старости органских налаза и фосила).
Да ли су атоми \( {}^{12}_{6}\text{C} \) и \( {}^{14}_{6}\text{C} \) изотопи? Објаснити.
Јесу. Оба атома припадају истом елементу (угљенику) и имају исти атомски број (\( Z = 6 \), дакле по \( 6\,p^+ \)), а разликују се по масеном броју и броју неутрона (\( {}^{12}\text{C} \) има \( 6\,n^0 \), а \( {}^{14}\text{C} \) има \( 8\,n^0 \)).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Одредити број протона, електрона и неутрона у атому хлора \( {}^{35}_{17}\text{Cl} \).
Из ознаке читамо: \( Z = 17 \), \( A = 35 \).
- Број протона: \( N(p^+) = Z = 17 \)
- Број електрона: \( N(e^-) = N(p^+) = 17 \)
- Број неутрона: \( N(n^0) = A - Z = 35 - 17 = 18 \)
Задатак 2 (средњи): Атом неког хемијског елемента има масени број 56 и садржи 30 неутрона.
а) Израчунати атомски број (\( Z \)) овог елемента.
б) Одредити број електрона у његовом омотачу.
в) Написати ознаку атома са одговарајућим бројевима ако је у питању гвожђе (\(\text{Fe}\)).
а) Израчунати атомски број (\( Z \)) овог елемента.
б) Одредити број електрона у његовом омотачу.
в) Написати ознаку атома са одговарајућим бројевима ако је у питању гвожђе (\(\text{Fe}\)).
Подаци: \( A = 56 \), \( N(n^0) = 30 \).
а) \( Z = A - N(n^0) = 56 - 30 = 26 \)
б) Пошто је атом неутралан: \( N(e^-) = N(p^+) = Z = 26 \)
в) Ознака атома је: \( {}^{56}_{26}\text{Fe} \)
а) \( Z = A - N(n^0) = 56 - 30 = 26 \)
б) Пошто је атом неутралан: \( N(e^-) = N(p^+) = Z = 26 \)
в) Ознака атома је: \( {}^{56}_{26}\text{Fe} \)
Задатак 3 (средњи): Међу наведеним паровима атома одредити онај који представља изотопе и образложити избор:
а) \( {}^{16}_{8}\text{O} \) и \( {}^{18}_{8}\text{O} \)
б) \( {}^{14}_{6}\text{C} \) и \( {}^{14}_{7}\text{N} \)
в) \( {}^{40}_{19}\text{K} \) и \( {}^{40}_{20}\text{Ca} \)
а) \( {}^{16}_{8}\text{O} \) и \( {}^{18}_{8}\text{O} \)
б) \( {}^{14}_{6}\text{C} \) и \( {}^{14}_{7}\text{N} \)
в) \( {}^{40}_{19}\text{K} \) и \( {}^{40}_{20}\text{Ca} \)
Тачан одговор је а).
Изотопи морају имати исти атомски број (\( Z \)), а различит масени број (\( A \)).
Код пара под а) оба атома имају \( Z = 8 \), а масени бројеви су 16 и 18 (разликују се по броју неутрона: 8 и 10). Парови под б) и в) имају различите атомске бројеве, што значи да представљају различите хемијске елементе.
Изотопи морају имати исти атомски број (\( Z \)), а различит масени број (\( A \)).
Код пара под а) оба атома имају \( Z = 8 \), а масени бројеви су 16 и 18 (разликују се по броју неутрона: 8 и 10). Парови под б) и в) имају различите атомске бројеве, што значи да представљају различите хемијске елементе.
Задатак 4 (тежак): Атом елемента \( \text{E}_1 \) има у језгру 56 нуклеона и за 12 мањи број неутрона од атома елемента \( \text{E}_2 \). Атом елемента \( \text{E}_2 \) има атомски број 33 и масени број 75.
Одредити број протона и број неутрона у атому елемента \( \text{E}_1 \).
Одредити број протона и број неутрона у атому елемента \( \text{E}_1 \).
1. За атом \( \text{E}_2 \):
\[ Z_2 = 33, \quad A_2 = 75 \]
\[ N_2(n^0) = A_2 - Z_2 = 75 - 33 = 42 \]
2. За атом \( \text{E}_1 \):
\[ A_1 = 56 \]
Број неутрона је за 12 мањи од \( N_2(n^0) \):
\[ N_1(n^0) = 42 - 12 = 30 \]
Број протона (атомски број):
\[ Z_1 = N_1(p^+) = A_1 - N_1(n^0) = 56 - 30 = 26 \]
Одговор: Атом елемента \( \text{E}_1 \) има \( 26\,p^+ \) и \( 30\,n^0 \) (у питању је изотоп гвожђа \( {}^{56}_{26}\text{Fe} \)).
