Атомный номер - Atomic number


Из Википедии, свободной энциклопедии

Объяснение верхних и нижних индексы видели в порядковом номере записи. Атомный номер число протонов, а следовательно, и общий положительный заряд, в атомном ядре.
Резерфорда-Бора модель из атома водорода ( Z = 1 ) или водородоподобного иона ( Z > 1 ). В этой модели является существенным признаком , что энергия фотона (или частоты) электромагнитного излучения ( как показано) , когда электрон перескакивает с одной орбиты на другую пропорциональна квадрату математического атомного заряда ( Z 2 ). Экспериментальное измерение с помощью Моз это излучение для многих элементов (от Z = 13 до 92 ) показало результаты , как предсказывал Бор. И понятие атомного номера и модель Бора были , таким образом , учитывая научную правдоподобность.

Атомный номер или номер протона (символ Z ) из химического элемента является числом протонов , находящихся в ядре в качестве атома . Он идентичен заряд число ядра. Атомный номер однозначно идентифицирует химический элемент. В незаряженном атоме, атомный номер также равен числу электронов .

Сумма атомного номера Z и числа нейтронов , Н , дает массовое число А атома. Так как протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу (а масса электронов ничтожно мала для многих целей) и дефект массы нуклона связывания всегда мал по сравнению с массой нуклона, то атомная масса любого атома, когда выражаются в едином атомном единицы массы (изготовление величины , называемая « относительная изотопная массой »), находится в пределах 1% от общего числа A .

Атомы с одинаковым атомным номером Z , но разное число нейтронов N , и , следовательно , различные атомные массы, известны как изотопы . Существует немного больше , чем три четверти встречающихся в природе элементов в виде смеси изотопов (см моноизотопной элементы ), а средняя изотопной массу изотопной смеси для элемента (называемой относительной атомная массой) в определенной среде на Земле, определяет , стандарт элемента атомный вес . Исторически сложилось, что именно эти атомные веса элементов (по сравнению с водородом) , которые были величины измеримые химиками в 19 - м веке.

Традиционный символ Z происходит от немецкого слова Z Ахль значения числа , которое до современного синтеза идей из области физики и химии, просто обозначаемого числовую разместить элемент в в периодической таблице , порядок которого приблизительно, но не полностью, в соответствии с порядок элементов по атомным весам. Только после 1915 года, с предложением и доказательства того, что это Z номер был также ядерный заряд и физической характеристики атомов, сделал слово Atom г Ахли (и его английский эквивалент атомный номер ) пришел в общее употребление в данном контексте.

история

Периодическая таблица и натуральное число для каждого элемента

Русский химик Дмитрий Менделеев , создатель периодической таблицы.

Грубо говоря, существование или построение периодической таблицы элементов создает упорядоченность элементов, и поэтому они могут быть пронумерованы в порядке.

Дмитрий Менделеев утверждал , что он организовал свои первые периодические таблицы (первые опубликованные 6 марта 1869 г.) в порядке атомного веса ( «Atomgewicht»). Однако, принимая во внимание наблюдаемых химических свойств элементов, он слегка изменил порядок и поместил теллур (атомный вес 127,6) перед йодом (атомный вес 126,9). Это размещение согласуется с современной практикой упорядочения элементов по числу протонов, Z , но это число не было известно или подозревается в то время.

Простая нумерация на основе периодической позиции таблицы никогда не была полностью удовлетворительной, однако. Кроме того, при йода и теллура, были известны позднее несколько других пар элементов (таких как аргон и калий, кобальт и никель) , чтобы иметь почти идентичные или обращенные атомные веса, что требует их размещения в периодической таблице , чтобы определить их химической свойства. Однако постепенное выявление более и более химически подобны лантаноиды элементов, у которых атомных номер не был очевиден, привело к несогласованности и неопределенности в периодической нумерации элементов , по крайней мере от лютеция (элемент 71) и далее ( гафний не был известен в это время).

Модель Резерфорда-Бора и ван ден Брука

В 1911 году Эрнест Резерфорд дал модель атома , в котором центральный сердечник , состоявшейся большую часть массы атома и положительный заряд , который, в единицах заряда электрона, должна была быть примерно равна половине атомного веса атома, выраженное в числа атомов водорода. Этот центральный заряд будет , таким образом, приблизительно половины атомного веса (хотя это было почти на 25% отличается от атомного номера золота ( Z = 79 , = 197 ), одного элемента , из которого Резерфорд сделал свое предположение). Тем не менее, несмотря на оценки Резерфорда , что золото было центральным зарядом около 100 (но элемент Z = 79 в периодической таблице), через месяц после того, как появилась статья Резерфорда, Антониус ван ден Брука первым официально предложил центральным зарядом и числом электроны в атоме точно равны его место в периодической таблице (также известное как число элементов, атомный номер, и символизируемой Z ). Это оказалось в конце концов, дело.

1913 Эксперимент Мозли

Мозли в своей лаборатории.

Экспериментальное положение значительно улучшилось после того, как исследования по Генри Мозли в 1913 году Мозли, после обсуждения с Бором , который был в той же лаборатории (и которые использовали гипотезу Ван ден Брука в его боровской модели атома), решил проверить ван ден Брука - х и гипотеза Боры непосредственно, видя , если спектральные линии , излучаемые из возбужденных атомов установлены постулировании теории Боры о том , что частота спектральных линий пропорциональна квадрату Z .

Чтобы сделать это, Мозли измеряли длины волн самых внутренних фотонных переходов (K и L линии) , производимые элементами из алюминия ( Z  = 13) к золоту ( Z  = 79) , используемый в виде серии подвижных мишеней анодных внутри на рентген труба . Корень квадратный из частоты этих фотонов (X-лучей) увеличилось с одной мишени к другой в арифметической прогрессии. Это привело к выводу ( закон Мозли ) , что атомное число не близко соответствует (со смещением одной единицы для K-линии, в работе Мозли) к расчетному электрического заряда ядра, то есть число элементов Z . Среди прочего, Мозли не продемонстрировал , что лантанида ряд (от лантана до лютеция включительно) должна иметь 15 членов-не меньше и не больше, что было далеко не очевидно из химии в то время.

Недостающие элементы

После смерти Мозли в 1915 году атомные номера всех известных элементов от водорода до урана ( Z = 92) были рассмотрены его методом. Были семь элементов (с Z <92) , которые не были найдены , и поэтому до сих пор идентифицированы как неоткрытых, соответствующие атомным номером 43, 61, 72, 75, 85, 87 и 91. С 1918 по 1947, все семь из этих недостающих элементов были обнаружены. К этому времени первые четыре трансурановых элементов также были обнаружены, так что периодическая таблица была завершена без каких - либо зазоров, насколько кюрия ( Z = 96).

Протон и идея ядерных электронов

В 1915 году причина ядерного заряда квантована в единицах Z , которые теперь были признаны , чтобы быть таким же , как число элементов, не была понята. Старая идея называется гипотеза Праута постулировал , что элементы были сделаны из остатков (или «protyles») самого легкого элемента водорода, который в Бора-Резерфорда модель имела один электрон и ядерный заряд одного. Тем не менее, еще в 1907 году Резерфорд и Томас Ройдс показали , что альфа - частицы, которые имели заряд +2, были ядра атомов гелия, которые имели массу в четыре раза больше водорода, а не в два раза. Если гипотеза Праута были верны, то должно было быть нейтрализующие часть заряда ядер водорода , присутствующих в ядрах тяжелых атомов.

В 1917 году Резерфорд удался создать ядро водорода из ядерной реакции между альфа - частицами и газообразным азотом, и считает , что он доказал закон Праута. Он назвал новые тяжелые частицы протоны ядерного в 1920 (имена чередуются быть proutons и protyles). Это было сразу видно из работы Мозла , что ядра тяжелых атомов имеют более чем в два раза больше массы , как можно было бы ожидать от их существ сделано из водорода ядер, и , таким образом , было необходима гипотезой для нейтрализации дополнительных протонов предполагаемой во всех тяжелых ядер. Ядро гелия предположительно состоят из четырех протонов и двух электронов «ядерных» (электроны , связанные внутри ядра) , чтобы отменить два из зарядов. На другом конце таблицы Менделеева, ядро золота с массой 197 раз больше , чем считалось водорода содержит 118 атомных электронов в ядре , чтобы дать ему остаточный заряд + 79, в соответствии с его атомным номером.

Открытие нейтрона делает Z число протонов

Все внимание атомных электронов закончилась Джеймс Чедвик «s открытия нейтрона в 1932 году Атом золота в настоящее время рассматривалось как содержащий 118 нейтронов , а не 118 атомных электронов, и его положительный заряд в настоящее время был реализован прийти полностью из содержания 79 протоны. После 1932 г., таким образом, атомный номер не давал элемент Z также реализован , чтобы быть идентичными протонным число его ядер.

Символ Z

Традиционный символ Z , возможно , происходит от немецкого слова Atom г ахлы (атомный номер). Тем не менее, до 1915 года, слово Zahl (просто номер ) был использован для назначенного номера Элемента в периодической таблице.

Химические свойства

Каждый элемент имеет определенный набор химических свойств как следствие числа электронов , присутствующие в нейтральном атоме, который является Z (атомный номер). Конфигурации этих электронов следует из принципов квантовой механики . Число электронов в каждом элементе в электронных оболочках , в частности , внешняя валентная оболочка , является основным фактором, определяющим его химической связь поведения. Следовательно, одна атомный номер , который определяет химические свойства элемента; и именно по этой причине , что элемент может быть определен как состоящий из любой смеси атомов с данным атомным номером.

Новые элементы

Поиски новых элементов, как правило , описывается с помощью атомных номеров. По состоянию на 2010 г. были отмечены все элементы с атомными номерами от 1 до 118. Синтез новых элементов осуществляются при бомбардировке атомов мишени тяжелых элементов с ионами, такими , что сумма атомных номеров целевых и ионных элементов равно атомный номер элемента создается. В общем, период полураспада становится короче по мере увеличения числа атомов, при том , что « остров стабильности » может существовать для неоткрытых изотопов с определенным числом протонов и нейтронов.

Смотрите также

Рекомендации