Az atom rendszáma, felépítése és kémiai minősége

Az anyag alapvető építőkövei az atomok, melyeket elemi részecskék alkotnak. Az atomok szerkezetének megértése kulcsfontosságú a kémiai elemek tulajdonságainak és viselkedésének megismeréséhez. Ebben a cikkben részletesen bemutatjuk a rendszám, a tömegszám és az izotópok fogalmát, valamint az atomok felépítését és az atommag stabilitásának tényezőit.

Az atom felépítése: elemi részecskék és az atommag

Az atomokat elemi részecsék alkotják. A pozitív töltésű atommagban protonok és neutronok találhatók, a negatív töltésű elektronburokban elektronok találhatók.

A protonok pozitív elektromos töltésűek.
A neutronok semleges töltésűek.
Az elektronok negatív elektromos töltéssel rendelkeznek.

Mivel a protonok és elektronok töltése egyenlő és ellentétes, ez azt jelenti, hogy az atomoknak nincs általános elektromos töltése. Az atomokban a protonok száma megegyezik az elektronok számával, ezért az atom semleges kémiai részecske. Egy elem semleges atomjai azonos számú protont és elektront tartalmaznak.

Utazás az atomok világába

A rendszám: az elem kémiai azonosítója

A rendszám (jelölése: Z) az atommagban lévő protonok száma. Az atommagban lévő protonok teljes száma megadja az atom rendszám értékét. A protonok száma határozza meg az elem azonosságát (azaz egy 6 protonból álló elem szénatom, függetlenül attól, hogy hány neutron van jelen). Az atom kémiai minősége kifejezi, hogy melyik elem atomjáról van szó.

Egy adott elem minden atomjának ugyanannyi protonja van, és ezért ugyanaz a rendszáma. Egy elem rendszám értéke soha nem változik, ami azt jelenti, hogy egy elem minden atomjának magjában a protonok száma mindig azonos. A különböző elemek atomjai eltérő számú protont tartalmaznak.

Rendszámtábla világítás korszerűsítése

A rendszám és az elektronok száma

Egy atom rendszám értéke egyenlő az atommagban lévő protonok számával vagy az elektromosan semleges atom elektronjainak számával. Ennek megfelelően a protonok száma, amely mindig megegyezik a semleges atom elektronjainak számával, egyben rendszám is.

Például egy nátriumatomban (Na) 11 elektron és 11 proton van. Így a Na atom rendszám értéke = elektronok száma = protonok száma = 11. Hasonlóképpen, a szén rendszám (Z) értéke 6, mert 6 protonja van.

Henry Gwyn-Jefferies Moseley felfedezése

Ma már tudjuk, hogy a rendszám a protonok (pozitív töltések) számát adja meg az atommagban. Ezt a felfedezést Henry Gwyn-Jefferies Moseley tette. Azt találta, hogy az egyes elemek röntgenspektrumának bizonyos vonalai ugyanannyit mozognak minden alkalommal, amikor a rendszámot eggyel növeli. Az elemek a periódusos rendszerben rendszám szerint, a magban lévő protonok számának növekedése szerint vannak elrendezve. Az rendszám az elemek neveivel és szimbólumaival együtt a szöveg belső borítóján található.

A tömegszám és az izotópok

Az atom másik fontos jellemzője a tömegszám (jelölése: A), ami a protonok és a neutronok számának összege az atommagban. Az rendszám és a tömegszám mindig egész szám, mert egész objektumok (protonok, neutronok és elektronok) megszámlálásával kapjuk. A protonok és neutronok száma nagymértékben hozzájárul az atomtömeghez.

Izotópok: azonos elem, eltérő tömeg

Egy elem izotópjai azonos rendszámú, de különböző tömegszámú, vagyis eltérő neutronszámú atomjai. Az izotópok olyan elemek formái, amelyekben azonos számú proton van, és ezért ugyanaz a rendszám, de eltérő számú neutron van, ami befolyásolja a tömegszámukat. Például, ha egy atom rendszáma 6, tömegszáma 13, akkor a neutronok száma: 13 (tömegszám) - 6 (rendszám) = 7 neutron van az atommagjában.

Rendszám formátumok Szlovéniában

Relatív atomtömeg

A relatív atomtömeg megmutatja, hogy az atom tömege hányszorosa a C-12 izotópatom tömege 1/12-ed részének (értéke kb. 12,0107). A Földön természetesen előforduló izotópokra számítva kapjuk meg a relatív atomtömeget.

Az atommag stabilitása és a radioaktivitás

Érdekes összefüggés van a neutronok és a protonok száma között az atommag stabilitása szempontjából. A ¹H (hidrogénatom) kivételével minden atom magja tartalmaz neutront.

A kisebb rendszámú elemek esetében az atommag stabilitását a közelítőleg azonos proton- és neutronszám biztosítja. Azonban a viszonylag sok neutron megbontja ezt a stabilitást: a ¹⁴C atom - amelyikben 2-vel több neutron van, mint proton - például már radioaktivitást mutat. Radioaktív sugárzás kibocsátása közben másik elemmé alakul. Az elemek radioaktivitásával az atomfizika foglalkozik.

A nagyobb rendszámú elemeket megvizsgálva azt tapasztaljuk, hogy ott már az atommag csak akkor stabilis, ha valamivel több neutront tartalmaz, mint amennyi proton van benne. Ez figyelhető meg a vasnál is, ahol az ⁵⁶Fe atomban például már néggyel több neutron van (26 proton, 30 neutron), és ennek ellenére nem mutat radioaktivitást. A nagy rendszámú elemek között sok az ún. radioaktív elem.

Az atomok jelölése

Az atom szimbólumát úgy írhatjuk fel, hogy felül a tömegszámát, alul pedig a rendszámot tüntetjük fel. Középen található az elem betűjele (pl. H, Na, C).

Használati Útmutató: Citroën C4 Picasso (2007)

Az atomban lévő szubatomi részecskék számának kiszámításához használja a rendszámot és a tömegszámot:

protonok száma = Rendszám (Z)
elektronok száma = Rendszám (Z) (semleges atomban)
neutronok száma = Tömegszám (A) - Rendszám (Z)

Rendszám és tömegszám összehasonlítása

A következő táblázat összefoglalja a rendszám és a tömegszám közötti főbb különbségeket:

Jellemző	Rendszám (Z)	Tömegszám (A)
Meghatározás	Az atomban jelenlévő protonok száma.	Az atomban jelenlévő protonok és neutronok teljes száma.
Meghatározza	Az elem kémiai azonosságát.	Az atom tömegét (protonok és neutronok súlya dominál).
Változhat-e az elem atomjai között?	Nem (azonos elem esetén).	Igen (izotópok esetén, eltérő neutronszám miatt).
Értéke	Mindig egész szám.	Mindig egész szám.