Атомный номер обозначается буквой

The atomic number or nuclear charge number (symbol Z) of a chemical element is the charge number of an atomic nucleus. For ordinary nuclei, this is equal to the proton number (n_p) or the number of protons found in the nucleus of every atom of that element. The atomic number can be used to uniquely identify ordinary chemical elements. In an ordinary uncharged atom, the atomic number is also equal to the number of electrons.

For an ordinary atom, the sum of the atomic number Z and the neutron number N gives the atom’s atomic mass number A. Since protons and neutrons have approximately the same mass (and the mass of the electrons is negligible for many purposes) and the mass defect of the nucleon binding is always small compared to the nucleon mass, the atomic mass of any atom, when expressed in unified atomic mass units (making a quantity called the «relative isotopic mass»), is within 1% of the whole number A.

Atoms with the same atomic number but different neutron numbers, and hence different mass numbers, are known as isotopes. A little more than three-quarters of naturally occurring elements exist as a mixture of isotopes (see monoisotopic elements), and the average isotopic mass of an isotopic mixture for an element (called the relative atomic mass) in a defined environment on Earth, determines the element’s standard atomic weight. Historically, it was these atomic weights of elements (in comparison to hydrogen) that were the quantities measurable by chemists in the 19th century.

The conventional symbol Z comes from the German word Zahl ‘number’, which, before the modern synthesis of ideas from chemistry and physics, merely denoted an element’s numerical place in the periodic table, whose order was then approximately, but not completely, consistent with the order of the elements by atomic weights. Only after 1915, with the suggestion and evidence that this Z number was also the nuclear charge and a physical characteristic of atoms, did the word Atomzahl (and its English equivalent atomic number) come into common use in this context.

History[edit]

The periodic table and a natural number for each element[edit]

Loosely speaking, the existence or construction of a periodic table of elements creates an ordering of the elements, and so they can be numbered in order.

Dmitri Mendeleev claimed that he arranged his first periodic tables (first published on March 6, 1869) in order of atomic weight («Atomgewicht»).^[1] However, in consideration of the elements’ observed chemical properties, he changed the order slightly and placed tellurium (atomic weight 127.6) ahead of iodine (atomic weight 126.9).^[1][2] This placement is consistent with the modern practice of ordering the elements by proton number, Z, but that number was not known or suspected at the time.

A simple numbering based on periodic table position was never entirely satisfactory, however. Besides the case of iodine and tellurium, later several other pairs of elements (such as argon and potassium, cobalt and nickel) were known to have nearly identical or reversed atomic weights, thus requiring their placement in the periodic table to be determined by their chemical properties. However the gradual identification of more and more chemically similar lanthanide elements, whose atomic number was not obvious, led to inconsistency and uncertainty in the periodic numbering of elements at least from lutetium (element 71) onward (hafnium was not known at this time).

The Rutherford-Bohr model and van den Broek[edit]

In 1911, Ernest Rutherford gave a model of the atom in which a central nucleus held most of the atom’s mass and a positive charge which, in units of the electron’s charge, was to be approximately equal to half of the atom’s atomic weight, expressed in numbers of hydrogen atoms. This central charge would thus be approximately half the atomic weight (though it was almost 25% different from the atomic number of gold (Z = 79, A = 197), the single element from which Rutherford made his guess). Nevertheless, in spite of Rutherford’s estimation that gold had a central charge of about 100 (but was element Z = 79 on the periodic table), a month after Rutherford’s paper appeared, Antonius van den Broek first formally suggested that the central charge and number of electrons in an atom was exactly equal to its place in the periodic table (also known as element number, atomic number, and symbolized Z). This proved eventually to be the case.

Moseley’s 1913 experiment[edit]

The experimental position improved dramatically after research by Henry Moseley in 1913.^[3] Moseley, after discussions with Bohr who was at the same lab (and who had used Van den Broek’s hypothesis in his Bohr model of the atom), decided to test Van den Broek’s and Bohr’s hypothesis directly, by seeing if spectral lines emitted from excited atoms fitted the Bohr theory’s postulation that the frequency of the spectral lines be proportional to the square of Z.

To do this, Moseley measured the wavelengths of the innermost photon transitions (K and L lines) produced by the elements from aluminum (Z = 13) to gold (Z = 79) used as a series of movable anodic targets inside an x-ray tube.^[4] The square root of the frequency of these photons (x-rays) increased from one target to the next in an arithmetic progression. This led to the conclusion (Moseley’s law) that the atomic number does closely correspond (with an offset of one unit for K-lines, in Moseley’s work) to the calculated electric charge of the nucleus, i.e. the element number Z. Among other things, Moseley demonstrated that the lanthanide series (from lanthanum to lutetium inclusive) must have 15 members—no fewer and no more—which was far from obvious from known chemistry at that time.

Missing elements[edit]

After Moseley’s death in 1915, the atomic numbers of all known elements from hydrogen to uranium (Z = 92) were examined by his method. There were seven elements (with Z < 92) which were not found and therefore identified as still undiscovered, corresponding to atomic numbers 43, 61, 72, 75, 85, 87 and 91.^[5] From 1918 to 1947, all seven of these missing elements were discovered.^[6] By this time, the first four transuranium elements had also been discovered, so that the periodic table was complete with no gaps as far as curium (Z = 96).

The proton and the idea of nuclear electrons[edit]

In 1915, the reason for nuclear charge being quantized in units of Z, which were now recognized to be the same as the element number, was not understood. An old idea called Prout’s hypothesis had postulated that the elements were all made of residues (or «protyles») of the lightest element hydrogen, which in the Bohr-Rutherford model had a single electron and a nuclear charge of one. However, as early as 1907, Rutherford and Thomas Royds had shown that alpha particles, which had a charge of +2, were the nuclei of helium atoms, which had a mass four times that of hydrogen, not two times. If Prout’s hypothesis were true, something had to be neutralizing some of the charge of the hydrogen nuclei present in the nuclei of heavier atoms.

In 1917, Rutherford succeeded in generating hydrogen nuclei from a nuclear reaction between alpha particles and nitrogen gas,^[7] and believed he had proven Prout’s law. He called the new heavy nuclear particles protons in 1920 (alternate names being proutons and protyles). It had been immediately apparent from the work of Moseley that the nuclei of heavy atoms have more than twice as much mass as would be expected from their being made of hydrogen nuclei, and thus there was required a hypothesis for the neutralization of the extra protons presumed present in all heavy nuclei. A helium nucleus was presumed to be composed of four protons plus two «nuclear electrons» (electrons bound inside the nucleus) to cancel two of the charges. At the other end of the periodic table, a nucleus of gold with a mass 197 times that of hydrogen was thought to contain 118 nuclear electrons in the nucleus to give it a residual charge of +79, consistent with its atomic number.

The discovery of the neutron makes Z the proton number[edit]

All consideration of nuclear electrons ended with James Chadwick’s discovery of the neutron in 1932. An atom of gold now was seen as containing 118 neutrons rather than 118 nuclear electrons, and its positive nuclear charge now was realized to come entirely from a content of 79 protons. Since Moseley had previously shown that the atomic number Z of an element equals this positive charge, it was now clear that Z is identical to the number of protons of its nuclei.

Chemical properties[edit]

Each element has a specific set of chemical properties as a consequence of the number of electrons present in the neutral atom, which is Z (the atomic number). The configuration of these electrons follows from the principles of quantum mechanics. The number of electrons in each element’s electron shells, particularly the outermost valence shell, is the primary factor in determining its chemical bonding behavior. Hence, it is the atomic number alone that determines the chemical properties of an element; and it is for this reason that an element can be defined as consisting of any mixture of atoms with a given atomic number.

New elements[edit]

The quest for new elements is usually described using atomic numbers. As of 2023, all elements with atomic numbers 1 to 118 have been observed. Synthesis of new elements is accomplished by bombarding target atoms of heavy elements with ions, such that the sum of the atomic numbers of the target and ion elements equals the atomic number of the element being created. In general, the half-life of a nuclide becomes shorter as atomic number increases,^{[citation needed]} though undiscovered nuclides with certain «magic» numbers of protons and neutrons may have relatively longer half-lives and comprise an island of stability.

A hypothetical element composed only of neutrons has also been proposed and would have atomic number 0.

See also[edit]

• Atomic theory
• Chemical element
• Effective atomic number (disambiguation)
• Even and odd atomic nuclei
• Exotic atom
• History of the periodic table
• List of elements by atomic number
• Mass number
• Neutron number
• Neutron–proton ratio
• Prout’s hypothesis

References[edit]

The atomic number or nuclear charge number (symbol Z) of a chemical element is the charge number of an atomic nucleus. For ordinary nuclei, this is equal to the proton number (n_p) or the number of protons found in the nucleus of every atom of that element. The atomic number can be used to uniquely identify ordinary chemical elements. In an ordinary uncharged atom, the atomic number is also equal to the number of electrons.

For an ordinary atom, the sum of the atomic number Z and the neutron number N gives the atom’s atomic mass number A. Since protons and neutrons have approximately the same mass (and the mass of the electrons is negligible for many purposes) and the mass defect of the nucleon binding is always small compared to the nucleon mass, the atomic mass of any atom, when expressed in unified atomic mass units (making a quantity called the «relative isotopic mass»), is within 1% of the whole number A.

Atoms with the same atomic number but different neutron numbers, and hence different mass numbers, are known as isotopes. A little more than three-quarters of naturally occurring elements exist as a mixture of isotopes (see monoisotopic elements), and the average isotopic mass of an isotopic mixture for an element (called the relative atomic mass) in a defined environment on Earth, determines the element’s standard atomic weight. Historically, it was these atomic weights of elements (in comparison to hydrogen) that were the quantities measurable by chemists in the 19th century.

The conventional symbol Z comes from the German word Zahl ‘number’, which, before the modern synthesis of ideas from chemistry and physics, merely denoted an element’s numerical place in the periodic table, whose order was then approximately, but not completely, consistent with the order of the elements by atomic weights. Only after 1915, with the suggestion and evidence that this Z number was also the nuclear charge and a physical characteristic of atoms, did the word Atomzahl (and its English equivalent atomic number) come into common use in this context.

History[edit]

The periodic table and a natural number for each element[edit]

Loosely speaking, the existence or construction of a periodic table of elements creates an ordering of the elements, and so they can be numbered in order.

Dmitri Mendeleev claimed that he arranged his first periodic tables (first published on March 6, 1869) in order of atomic weight («Atomgewicht»).^[1] However, in consideration of the elements’ observed chemical properties, he changed the order slightly and placed tellurium (atomic weight 127.6) ahead of iodine (atomic weight 126.9).^[1][2] This placement is consistent with the modern practice of ordering the elements by proton number, Z, but that number was not known or suspected at the time.

A simple numbering based on periodic table position was never entirely satisfactory, however. Besides the case of iodine and tellurium, later several other pairs of elements (such as argon and potassium, cobalt and nickel) were known to have nearly identical or reversed atomic weights, thus requiring their placement in the periodic table to be determined by their chemical properties. However the gradual identification of more and more chemically similar lanthanide elements, whose atomic number was not obvious, led to inconsistency and uncertainty in the periodic numbering of elements at least from lutetium (element 71) onward (hafnium was not known at this time).

The Rutherford-Bohr model and van den Broek[edit]

In 1911, Ernest Rutherford gave a model of the atom in which a central nucleus held most of the atom’s mass and a positive charge which, in units of the electron’s charge, was to be approximately equal to half of the atom’s atomic weight, expressed in numbers of hydrogen atoms. This central charge would thus be approximately half the atomic weight (though it was almost 25% different from the atomic number of gold (Z = 79, A = 197), the single element from which Rutherford made his guess). Nevertheless, in spite of Rutherford’s estimation that gold had a central charge of about 100 (but was element Z = 79 on the periodic table), a month after Rutherford’s paper appeared, Antonius van den Broek first formally suggested that the central charge and number of electrons in an atom was exactly equal to its place in the periodic table (also known as element number, atomic number, and symbolized Z). This proved eventually to be the case.

Moseley’s 1913 experiment[edit]

The experimental position improved dramatically after research by Henry Moseley in 1913.^[3] Moseley, after discussions with Bohr who was at the same lab (and who had used Van den Broek’s hypothesis in his Bohr model of the atom), decided to test Van den Broek’s and Bohr’s hypothesis directly, by seeing if spectral lines emitted from excited atoms fitted the Bohr theory’s postulation that the frequency of the spectral lines be proportional to the square of Z.

To do this, Moseley measured the wavelengths of the innermost photon transitions (K and L lines) produced by the elements from aluminum (Z = 13) to gold (Z = 79) used as a series of movable anodic targets inside an x-ray tube.^[4] The square root of the frequency of these photons (x-rays) increased from one target to the next in an arithmetic progression. This led to the conclusion (Moseley’s law) that the atomic number does closely correspond (with an offset of one unit for K-lines, in Moseley’s work) to the calculated electric charge of the nucleus, i.e. the element number Z. Among other things, Moseley demonstrated that the lanthanide series (from lanthanum to lutetium inclusive) must have 15 members—no fewer and no more—which was far from obvious from known chemistry at that time.

Missing elements[edit]

After Moseley’s death in 1915, the atomic numbers of all known elements from hydrogen to uranium (Z = 92) were examined by his method. There were seven elements (with Z < 92) which were not found and therefore identified as still undiscovered, corresponding to atomic numbers 43, 61, 72, 75, 85, 87 and 91.^[5] From 1918 to 1947, all seven of these missing elements were discovered.^[6] By this time, the first four transuranium elements had also been discovered, so that the periodic table was complete with no gaps as far as curium (Z = 96).

The proton and the idea of nuclear electrons[edit]

In 1915, the reason for nuclear charge being quantized in units of Z, which were now recognized to be the same as the element number, was not understood. An old idea called Prout’s hypothesis had postulated that the elements were all made of residues (or «protyles») of the lightest element hydrogen, which in the Bohr-Rutherford model had a single electron and a nuclear charge of one. However, as early as 1907, Rutherford and Thomas Royds had shown that alpha particles, which had a charge of +2, were the nuclei of helium atoms, which had a mass four times that of hydrogen, not two times. If Prout’s hypothesis were true, something had to be neutralizing some of the charge of the hydrogen nuclei present in the nuclei of heavier atoms.

In 1917, Rutherford succeeded in generating hydrogen nuclei from a nuclear reaction between alpha particles and nitrogen gas,^[7] and believed he had proven Prout’s law. He called the new heavy nuclear particles protons in 1920 (alternate names being proutons and protyles). It had been immediately apparent from the work of Moseley that the nuclei of heavy atoms have more than twice as much mass as would be expected from their being made of hydrogen nuclei, and thus there was required a hypothesis for the neutralization of the extra protons presumed present in all heavy nuclei. A helium nucleus was presumed to be composed of four protons plus two «nuclear electrons» (electrons bound inside the nucleus) to cancel two of the charges. At the other end of the periodic table, a nucleus of gold with a mass 197 times that of hydrogen was thought to contain 118 nuclear electrons in the nucleus to give it a residual charge of +79, consistent with its atomic number.

The discovery of the neutron makes Z the proton number[edit]

All consideration of nuclear electrons ended with James Chadwick’s discovery of the neutron in 1932. An atom of gold now was seen as containing 118 neutrons rather than 118 nuclear electrons, and its positive nuclear charge now was realized to come entirely from a content of 79 protons. Since Moseley had previously shown that the atomic number Z of an element equals this positive charge, it was now clear that Z is identical to the number of protons of its nuclei.

Chemical properties[edit]

Each element has a specific set of chemical properties as a consequence of the number of electrons present in the neutral atom, which is Z (the atomic number). The configuration of these electrons follows from the principles of quantum mechanics. The number of electrons in each element’s electron shells, particularly the outermost valence shell, is the primary factor in determining its chemical bonding behavior. Hence, it is the atomic number alone that determines the chemical properties of an element; and it is for this reason that an element can be defined as consisting of any mixture of atoms with a given atomic number.

New elements[edit]

The quest for new elements is usually described using atomic numbers. As of 2023, all elements with atomic numbers 1 to 118 have been observed. Synthesis of new elements is accomplished by bombarding target atoms of heavy elements with ions, such that the sum of the atomic numbers of the target and ion elements equals the atomic number of the element being created. In general, the half-life of a nuclide becomes shorter as atomic number increases,^{[citation needed]} though undiscovered nuclides with certain «magic» numbers of protons and neutrons may have relatively longer half-lives and comprise an island of stability.

A hypothetical element composed only of neutrons has also been proposed and would have atomic number 0.

See also[edit]

• Atomic theory
• Chemical element
• Effective atomic number (disambiguation)
• Even and odd atomic nuclei
• Exotic atom
• History of the periodic table
• List of elements by atomic number
• Mass number
• Neutron number
• Neutron–proton ratio
• Prout’s hypothesis

References[edit]

Структура атома состоит из протонов, нейтронов и электронов, которые обеспечивают массу и заряд атомов. Ядро состоит из протонов и нейтронов, вокруг которых вращается электрон. Поскольку атомы электрически нейтральны, количество положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов должно быть одинаковым. Кроме того, поскольку нейтроны не влияют на заряд, их количество не связано с количеством протонов и может варьироваться даже среди атомов одного и того же элемента.

Прежде чем понять концепцию атомного номера и массового числа элемента, давайте обсудим три основные элементарные частицы атома как:

• Electrons: Electrons are the negatively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of an electron is negligible. The symbol for an electron is e^–. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
• Protons: Protons are the positively charged particles that are present in the nucleus of a hydrogen atom, that is protons are the positively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of a proton is negligible. The symbol for an electron is p⁺. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
• Neutrons: Neutrons are subatomic particles that are one of the primary constituents of atomic nuclei. Neutrons are denoted by n or n^o. Neutrons don’t have any charge associated with them. They have a mass that is slightly greater than that of a proton. Neutrons and protons are collectively called nucleons.

Ниже приведены некоторые важные свойства электрона, протона и нейтрона:

Частица	Обвинение	Масса частицы	Символ	Расположение в атоме
Электрон	-1,6 × 10 -19 кулонов	9,11×10 -31 кг	е –	Вне ядра
Протон	+1,6 × 10 -19 кулонов	1,673×10 -27 кг	р +	В ядре
нейтрон	Бесплатно	1,675*10 -27 кг	н или нет	В ядре

Атомный номер

The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called the atomic number. The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined. 

Атомные и массовые числа всегда являются целыми числами, поскольку они получаются путем подсчета протонов, нейтронов и электронов. Сумма массового числа и атомного номера атома соответствует общему количеству субатомных частиц, присутствующих в атоме.

Математически атомный номер определяется как.

Атомный номер (Z) = количество протонов (p ⁺ )

Массовое число сообщает массу ядра атома в атомных единицах массы (а.е.м.).

Свойства атомного номера:

1. Общее количество протонов в ядре атома дает нам атомный номер атома.
2. Он представлен буквой «Z».
3. Атомы разных элементов имеют разные атомные номера. Например, все атомы углерода имеют атомный номер 6, тогда как все атомы кислорода имеют атомный номер 8.
4. Этот термин был впервые введен Генри Гвином-Джефферисом Мозли.

Массовое число

Rutherford discovered that an atom’s nucleus, which is made up of protons and neutrons, contains the vast bulk of its mass. The total number of protons and neutrons in an atom is known as the mass number.

Свойства массового числа:

1. Сумма протонов и нейтронов дает нам массовое число атома.
2. Он представлен буквой «А». Например, атом углерода имеет 6 протонов и 6 нейтронов. Таким образом, его массовое число равно 12.
3. В то время как количество протонов остается одинаковым во всех атомах элемента, количество нейтронов может варьироваться. Таким образом, атомы одного и того же элемента могут иметь разные массовые числа, и их называют изотопами.

Математически массовое число определяется как.

Массовое число (A) = количество протонов + количество нейтронов

Массовое число и атомный номер различных элементов таблицы Менделеева следующие:

Элемент	Символ	Атомный номер (Z)	Массовое число (А)	Количество протонов	Количество электронов	Количество нейтронов (AZ)	Валентность
Водород	ЧАС	1	1	1	1	0	±1
гелий	Он	2	4	2	2	2	0
Литий	Ли	3	7	3	3	4	+1
Бериллий	Быть	4	9	4	4	5	+2
Бор	Б	5	11	5	5	6	+3
Углерод	С	6	12	6	6	6	+4
Азот	Н	7	14	7	7	7	-3
Кислород	О	8	16	8	8	8	-2
Фтор	Ф	9	19	9	9	10	-1
Неон	Не	10	20	10	10	10	0
натрий	На	11	23	11	11	12	+1
Магний	мг	12	24	12	12	12	+2
Алюминий	Аль	13	27	13	13	14	+3
Кремний	Си	14	28	14	14	14	+4
Фосфор	п	15	31	15	15	16	-3
Сера	С	16	32	16	16	16	-2
хлор	Кл	17	35	17	17	18	-1
Аргон	Ар	18	40	18	18	22	0
Калий	К	19	39	19	19	20	+1
Кальций	Ca	20	40	20	20	20	+2

Валентность и ее отличие от атомного номера (А) и массового числа (Z)

1. Электроны, присутствующие в самой внешней оболочке атома, известны как валентные электроны, а их комбинированная способность реагировать и образовывать молекулы с атомами одного и того же или разных элементов известна как валентность атома.
2. Атомы элементов, имеющие полностью заполненную внешнюю оболочку, проявляют небольшую химическую активность, а их связывающая способность или валентность равна нулю.
3. Например, число электронов на самой внешней оболочке водорода равно 1, а в магнии — 2. Следовательно, валентность водорода равна 1, так как он может легко потерять 1 электрон и стать стабильным. С другой стороны, у магния 2, так как он может легко потерять 2 электрона, а также достичь стабильности.
4. Когда мы хотим узнать валентность, мы смотрим на электроны в самой внешней оболочке, но когда мы хотим узнать атомный номер или массовое число, мы смотрим на общее количество протонов и нейтронов.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Определите атомный номер и массовое число.

Отвечать:

The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called atomic number. 

Atomic Number (Z) = No of protons

The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined. 

Mass Number (A) = No of Protons + No of Neutrons

Вопрос 2: Почему атомные числа и массовые числа являются целыми числами?

Отвечать:

Atomic number and mass number are always whole numbers as they are obtained by counting protons, neutrons, and electrons. The sum of the mass number and the atomic number for an atom corresponds to the total number of subatomic particles present in the atom. 

Вопрос 3: Почему атомный номер обозначается буквой Z?

Отвечать:

The atomic number symbol, Z, stands for “Zahl,” meaning German number. The symbol Z denoted an element’s place in the periodic table before 1915.

Вопрос 4: Какова валентность атома?

Отвечать:

The electrons present in the outermost shell of an atom are known as the valence electrons and its combining capacity to react and form molecules with atoms of the same or different elements is known as valency of the atom.

Вопрос 5: В чем разница между валентностью и массовым числом?

Отвечать:

When we want to find out the valency, we look at electrons in the outermost shell but when we want to know the atomic number or the mass number, we look at the total number of protons and neutrons.

Заря́довое число́атомного ядра (b) (синонимы: а́томный но́мер, а́томное число́, поря́дковый но́мерхимического элемента (b) ) — количество протонов (b) в атомном ядре. Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда (b) и одновременно равно порядковому номеру соответствующего ядра химического элемента в таблице Менделеева (b) . Обычно обозначается буквой Z^[⇨].

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

Ядра с одинаковым зарядовым числом, но различным массовым числом (b) A (которое равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N) являются различными изотопами (b) 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 (b) ), и средняя изотопная масса изотопной смеси элемента (называемая относительной атомной массой (b) ) в определённой среде на Земле определяет стандартную атомную массу (b) 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 (b) пренебрежимо мала по сравнению с их массой), а дефект массы (b) нуклонного связывания всегда мал по сравнению с массой нуклона, значение атомной массы любого атома, выраженной в атомных единицах массы (b) , находится в пределах 1 % от целого числа А.

История

Периодическая таблица и порядковые номера для каждого элемента

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 (b) , таблица Ньюлендса (b) , таблицы Одлинга (b) и Мейера (b) , но ни одна из них не давала однозначного исчерпывающего описания закономерности. Сделать это удалось русскому химику Д. И. Менделееву (b) . 6 марта 1869 года (18 марта (b) 1869 года (b) ) на заседании Русского химического общества (b) было зачитано сообщение Менделеева об открытии им Периодического закона химических элементов (b) ^[1], а вскоре его статья «Соотношение свойств с атомным весом элементов» была опубликована в «Журнале Русского физико-химического общества (b) »^[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 (b) 1870 года (b) ), 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 (b) (атомный вес 127,6) впереди иода (b) (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

В 1911 году британский физик Эрнест Резерфорд (b) предложил модель атома (b) , 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 (b) (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 (b) 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 счёте подтвердилась.

Но с точки зрения классической электродинамики, в модели Резерфорда электрон, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать (b) энергию непрерывно и очень быстро и, потеряв её, упасть на ядро. Чтобы разрешить эту проблему, в 1913 году датский физик Нильс Бор (b) предложил свою модель (b) 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 (b) электрона равен целому числу постоянных Планка (b) ^[5]: .

Эксперименты Мозли 1913 года и «пропавшие» химические элементы

В 1913 году британский химик Генри Мозли (b) после дискуссии с Н.Бором решил проверить гипотезы Ван ден Брука и Бора на эксперименте^[6]. Для этого Мозли измерил длины волн спектральных линий (b) фотонных переходов (линии K и L) в атомах алюминия (Z = 13) и золота (Z = 79), использовавшихся в качестве серии мишеней внутри рентгеновской трубки (b) ^[7]. Квадратный корень частоты этих фотонов (рентгеновских лучей) увеличивался от одной цели к другой в арифметической прогрессии. Это привело Мозли к заключению (закон Мозли (b) ), 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 (b) (от лантана (b) до лютеция (b) 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 (b) (Z = 92). Было обнаружено, что в периодической таблице отсутствуют семь химических элементов (с Z < 92), которые были идентифицированы как ещё не открытые, с атомными номерами 43, 61, 72, 75, 85, 87 и 91^[8]. Все эти семь «пропавших» элементов были обнаружены в период с 1918 по 1947 год: технеций (b) (Z = 43), прометий (b) (Z = 61), гафний (b) (Z = 72), рений (b) (Z = 75), астат (b) (Z = 85), франций (b) (Z = 87) и протактиний (b) (Z = 91)^[8]. К этому времени также были обнаружены первые четыре трансурановых элемента (b) , поэтому периодическая таблица была заполнена без пробелов до кюрия (b) (Z = 96).

Протон и гипотеза «ядерных электронов»

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 (b) 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 (b) ^[en] показали, что альфа-частицы (b) 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 (b) ^[9]. 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 (b) . После наблюдения изображений камеры Блэкетта в 1925 году Резерфорд понял, что произошло обратное: после захвата альфа-частицы протон выбрасывается, поэтому тяжёлый кислород (b) , а не углерод, является конечным результатом, то есть Z не уменьшается, а увеличивается. Это была первая описанная ядерная реакция (b) : ¹⁴N + α → ¹⁷O + p.

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

Несостоятельность гипотезы «ядерных электронов» стала очевидной после открытия нейтрона (b) ^[en]Джеймсом Чедвиком (b) в 1932 году^[10]. Наличие нейтронов (b) 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 рассматриваться как число протонов в его ядре.

Символ Z

Зарядовое число обычно обозначается буквой Z, от нем. (b)  atomzahl — «атомное число», «атомный номер»^[11] Условный символ Z, вероятно, происходит от немецкого слова Atomzahl (атомный номер)^[12], 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. (b)  Atomic number) стали широко использоваться в этом контексте.

Химические свойства

Каждый элемент обладает определённым набором химических свойств как следствие количества электронов, присутствующих в нейтральном атоме, которое представляет собой Z (атомный номер). Конфигурация электронов (b) в атоме следует из принципов квантовой механики (b) . Количество электронов в электронных оболочках каждого элемента, особенно в самой внешней валентной оболочке (b) , 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

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 (b) элемента становится короче с увеличением атомного номера, хотя для неизученных изотопов с определённым числом протонов и нейтронов могут существовать так называемые «острова стабильности (b) »^[13].

См. также

• Атомная теория (b)
• Гипотеза Праута (b)
• Химический элемент (b)
• Периодическая таблица химических элементов (b)
• Список химических элементов (b)

Примечания

1. ↑ Трифонов Д. Н. Несостоявшееся выступление Менделеева (6 (18) марта 1869 г.)Архивная копия от 18 марта 2014 на Wayback Machine (b) // Химия, № 04 (699), 16-28.02.2006
2. ↑ Менделеев Д. И. Соотношение свойств с атомным весом элементов // Журнал Русского химического общества. — 1869. — Т. I. — С. 60—77. Архивировано 18 марта 2014 года.
3. ↑ Менделеев Д. И. Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов // Журнал Русского химического общества (b) . — 1871. — Т. III. — С. 25—56. Архивировано 17 марта 2014 года.
4. ↑ Периодический закон химических элементов // Энциклопедический словарь (b) юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика (b) , 1990. — С. 185. — ISBN 5-7155-0292-6.
5. ↑ Планетарная модель атома. Постулаты БораАрхивная копия от 21 февраля 2009 на Wayback Machine (b) на Портале Естественных НаукАрхивная копия от 26 ноября 2009 на Wayback Machine (b)
6. ↑ Ordering the Elements in the Periodic TableАрхивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine (b) , Royal Chemical Society
7. ↑ Moseley H. G. J. (b) XCIII. The high-frequency spectra of the elements (англ.) // Philosophical Magazine (b) , Series 6. — 1913. — Vol. 26, no. 156. — P. 1024. — doi (b) :10.1080/14786441308635052. Архивировано 22 января 2010 года.
8. 1 2 Scerri E. A tale of seven elements (англ.). — Oxford University Press, 2013. — P. 47. — ISBN 978-0-19-539131-2.
9. ↑ Petrucci R. H., Harwood W. S., Herring F. G. General Chemistry (англ.). — 8th ed.. — Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2002. — P. 41.
10. ↑ Chadwick J. Existence of a Neutron (англ.) // Proceedings of the Royal Society A. — 1932. — Vol. 136, no. 830. — P. 692—708. — doi (b) :10.1098/rspa.1932.0112. — Bibcode (b) : 1932RSPSA.136..692C.
11. ↑ General Chemistry Online: FAQ: Atoms, elements, and ions: Why is atomic number called «Z»? Why is mass number called «A»?. antoine.frostburg.edu. Дата обращения: 8 марта 2019. Архивировано 16 января 2000 года.
12. ↑ Origin of symbol ZАрхивная копия от 16 января 2000 на Wayback Machine (b) . frostburg.edu
13. ↑ Остров Стабильности за пределами таблицы Менделеева. Дата обращения: 29 ноября 2019. Архивировано 21 ноября 2018 года.

Что такое атомный номер?

На чтение 4 мин. Просмотров 7 Опубликовано 27.07.2021

Каждый элемент периодической таблицы имеет свой собственный атомный номер. Фактически, по этому номеру можно отличить один элемент от другого. Атомный номер – это просто количество протонов в атоме. По этой причине его иногда называют протонным числом. В расчетах он обозначается заглавной буквой Z. Символ Z происходит от немецкого слова zahl , что означает число, или atomzahl , a более современное слово, обозначающее атомный номер.

Поскольку протоны являются единицами материи, атомные числа всегда целые числа. В настоящее время они варьируются от 1 (атомный номер водорода) до 118 (номер самого тяжелого из известных элементов). По мере обнаружения большего количества элементов максимальное количество будет выше. Теоретически максимального количества не существует, но элементы становятся нестабильными с увеличением количества протонов и нейтронов, что делает их восприимчивыми к радиоактивному распаду. Распад может привести к образованию продуктов с меньшим атомным номером, в то время как в процессе ядерного синтеза могут образоваться атомы с большим номером.

В электрически нейтральном атоме атомный номер (количество протонов) равен количеству электронов.

Содержание

1. Почему атомный номер важен
2. Примеры атомных номеров
3. Как найти атомный номер
4. Термины, относящиеся к атомному номеру
5. В поисках новых элементов

Почему атомный номер важен

Основные Причина, по которой атомный номер важен, заключается в том, что именно так вы идентифицируете элемент атома. Еще одна важная причина, по которой это имеет значение, заключается в том, что современная таблица Менделеева построена в соответствии с возрастающим атомным номером. Наконец, атомный номер является ключевым фактором при определении свойств элемента. Обратите внимание, однако, что количество валентных электронов определяет поведение химической связи.

Примеры атомных номеров

Неважно, сколько нейтронов или электронов, атом с одним протоном всегда имеет атомный номер 1 и всегда водород. Атом, содержащий 6 протонов, по определению является атомом углерода. Атом с 55 протонами всегда является цезием.

Как найти атомный номер

Как найти атомный номер, зависит от информация, которую вам дают.

• Если у вас есть имя или символ элемента, используйте периодическую таблицу, чтобы найти атомный номер. В периодической таблице может быть много чисел, так как же узнать, какое из них выбрать? Атомные номера в таблице идут по порядку. В то время как другие числа могут быть десятичными значениями, атомный номер всегда представляет собой простое положительное целое число. Например, если вам сказали, что имя элемента – алюминий, вы можете найти имя или символ Al, чтобы определить атомный номер 13.
• Вы можете найти атомный номер по символу изотопа. Существует несколько способов записать символ изотопа, но символ элемента будет всегда. Вы можете использовать символ, чтобы найти номер. Например, если это символ ¹⁴ C, вы знаете, что символ элемента – это C или что элемент является углеродом. Атомный номер углерода 6..
• Чаще всего символ изотопа уже сообщает вам атомный номер. Например, если символ записан как ¹⁴ ₆ C, отображается число «6». Атомный номер – меньшее из двух чисел в символе. Обычно он располагается в виде нижнего индекса слева от символа элемента.

Термины, относящиеся к атомному номеру

Если количество электронов в атоме меняется, элемент остается тем же самым, но образуются новые ионы. Если количество нейтронов изменится, появятся новые изотопы.

Протоны находятся вместе с нейтронами в атомном ядре. Общее количество протонов и нейтронов в атоме – это его атомное массовое число (обозначается буквой A). Средняя сумма количества протонов и нейтронов в образце элемента – это его атомная масса или атомный вес.

В поисках новых элементов

Когда ученые говорят о синтезе или открытии новых элементов, они имеют в виду элементы с более высокими атомными номерами, чем 118. Как эти элементы будут образовываться? Элементы с новыми атомными номерами создаются путем бомбардировки целевых атомов ионами. Ядра мишени и иона сливаются вместе, образуя более тяжелый элемент. Эти новые элементы трудно охарактеризовать, потому что сверхтяжелые ядра нестабильны и легко распадаются на более легкие элементы. Иногда сам новый элемент не наблюдается, но схема распада указывает, что должен был образоваться более высокий атомный номер.

АТОМНЫЙ НОМЕР

Число протонов, обнаруженных в ядре атома

Объяснение верхних и нижних индексов в обозначении атомных номеров. Атомный номер — это количество протонов и, следовательно, общий положительный заряд в атомном ядре. Модель Резерфорда – Бора атома водорода (Z = 1) или водородоподобный ион (Z>1). В этой модели существенной особенностью является то, что энергия фотона (или частота) электромагнитного излучения, испускаемого (показано), когда электрон прыгает с одной орбитали на другую, пропорциональна математическому квадрату атомного заряда (Z). Экспериментальные измерения этого излучения Генри Мозли для многих элементов (от Z = 13 до 92) показали результаты, предсказанные Бором. Таким образом, концепция атомного номера и модель Бора получили научное признание.

атомный номер или протонное число (символ Z) химического элемента — количество протонов, обнаруженных в ядре каждого атома этого элемента. Атомный номер однозначно идентифицирует химический элемент. Он идентичен зарядовому числу ядра. В незаряженном атоме атомный номер также равен количеству электронов.

Сумма атомного номера Z и количества нейтронов N дает массовое число A атома. Поскольку протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу (а масса электронов пренебрежимо мала для многих целей), а дефект массы связывания нуклона всегда мал по сравнению с массой нуклона, атомная масса любого атома, выраженная в унифицированных единицах атомной массы (составляющая величину, называемую «относительной изотопной массой »), находится в пределах 1% от целое число A.

Атомы с одинаковым атомным номером, но с разными нейтронными числами и, следовательно, с разными массовыми числами, известны как изотопы. Немногим более трех четвертей встречающихся в природе элементов существует в виде смеси изотопов (см. моноизотопные элементы ), и средняя изотопная масса изотопной смеси для элемента (называемая относительной атомной массой) в определенная среда на Земле, определяет стандартный атомный вес элемента. Исторически именно эти атомные массы элементов (по сравнению с водородом) были теми количествами, которые могли быть измерены химиками в 19 веке.

Условный символ Z происходит от немецкого слова Z ahl, означающего число, которое до современного синтеза идей из химии и физики просто обозначало числовое значение элемента. место в периодической таблице, порядок которой примерно, но не полностью соответствует порядку элементов по атомным весам. Только после 1915 года, с предположением и доказательством того, что это число Z было также зарядом ядра и физической характеристикой атомов, слово Atom z ahl (и его английский эквивалент атомного номера) стало широко использоваться в этот контекст.

Содержание

• 1 История
  • 1.1 Периодическая таблица и натуральное число для каждого элемента
  • 1.2 Модель Резерфорда-Бора и ван ден Брук
  • 1.3 Эксперимент Мозли 1913 года
  • 1.4 Недостающие элементы
  • 1.5 Протон и идея ядерных электронов
  • 1.6 Открытие нейтрона делает Z числом протона
• 2 Символ Z
• 3 Химические свойства
• 4 Новые элементы
• 5 См. также
• 6 Источники

История

Периодическая таблица и натуральное число для каждого элемента

Русский химик Дмитрий Менделеев, создатель периодической таблицы.

Свободно. говоря, существование или построение периодической таблицы элементов создает порядок элементов, и поэтому они могут быть пронумерованы по порядку.

Дмитрий Менделеев утверждал, что он расположил свои первые периодические таблицы (впервые опубликованные 6 марта 1869 г.) в порядке атомного веса («Atomgewicht»). Однако, принимая во внимание наблюдаемые химические свойства элементов, он немного изменил порядок и поместил теллур (атомный вес 127,6) перед йодом (атомный вес 126,9). Такое размещение соответствует современной практике упорядочивания элементов по протонному числу Z, но в то время это число не было известно или предполагалось.

Однако простая нумерация, основанная на положении таблицы Менделеева, никогда не была полностью удовлетворительной. Помимо йода и теллура, позже было известно, что несколько других пар элементов (таких как аргон и калий, кобальт и никель) имеют почти одинаковые или обратные атомные веса, поэтому их размещение в периодической таблице должно определяться их химическим составом. свойства. Однако постепенная идентификация все более и более близких по химическому составу элементов лантаноидов, атомный номер которых не был очевиден, привела к несогласованности и неопределенности в периодической нумерации элементов по крайней мере из лютеция (элемент 71) и далее (гафний в то время не был известен).

Нильс Бор, создатель модели Бора.

Модель Резерфорда-Бора и ван ден Брук

В 1911 году Эрнест Резерфорд дал оценку модель атома, в которой центральное ядро ​​удерживает большую часть массы атома и положительный заряд, который в единицах заряда электрона должен быть приблизительно равен половине атомного веса атома, выраженного в количестве водорода. атомы. Таким образом, этот центральный заряд будет составлять примерно половину атомного веса (хотя он почти на 25% отличается от атомного номера золота (Z = 79, A = 197), единственного элемента, из которого Резерфорд сделал свое предположение). Тем не менее, несмотря на оценку Резерфорда, что у золота центральный заряд около 100 (но был элементом Z = 79 в периодической таблице), через месяц после появления статьи Резерфорда Антониус ван ден Брук впервые официально предположил, что центральный заряд и количество электронов в атоме были в точности равны его месту в периодической таблице (также известный как номер элемента, атомный номер и обозначается Z). В конце концов, так оно и было.

Эксперимент Мозли 1913 года

Генри Мозли в своей лаборатории.

Экспериментальная позиция значительно улучшилась после исследования Генри Мозли в 1913 году. Мозли после обсуждения с Бором, который находился в той же лаборатории (и который использовал гипотезу Ван ден Брука в своей модели Бора атома), решил проверить гипотезу Ван ден Брука и Бора напрямую, проверив, спектральные линии излучение возбужденных атомов соответствовало постулированию теории Бора о том, что частота спектральных линий пропорциональна квадрату Z.

Для этого Мозли измерил длины волн самых внутренних фотонных переходов (линии K и L) производятся элементами от алюминия (Z = 13) до золота (Z = 79), используемыми в качестве серии подвижных анодных мишеней внутри рентгеновской трубки. Корень квадратный из частоты этих фотонов (рентгеновских лучей) увеличивался от одной цели к другой в арифметической прогрессии. Это привело к выводу (закон Мозли ), что атомный номер действительно близко соответствует (со смещением на одну единицу для K-линий в работе Мозли) расчетному электрическому заряду ядро, то есть номер элемента Z. Среди прочего, Мозли продемонстрировал, что ряд лантаноидов (от лантана до лютеция включительно) должен иметь 15 членов — нет меньше и не больше — что было далеко не очевидным из известной химии того времени.

Недостающие элементы

После смерти Мозли в 1915 году по его методу были исследованы атомные номера всех известных элементов, от водорода до урана (Z = 92). Было семь элементов (с Z < 92) which were not found and therefore identified as still undiscovered, corresponding to atomic numbers 43, 61, 72, 75, 85, 87 and 91. From 1918 to 1947, all seven of these missing elements were discovered. By this time, the first four transuranium elements had also been discovered, so that the periodic table was complete with no gaps as far as curium (Z = 96).

протон и идея ядерных электронов

В 1915 году причина квантования заряда ядра в единицах Z, которые теперь были признаны такими же, как элемент число, не было понято. Старая идея под названием гипотеза Праута предполагала, что все элементы состоят из остатков (или «протилов») легчайшего элемента водорода, который в модели Бора-Резерфорда имел электрона и заряда ядра, равного единице. Однако еще в 1907 году Резерфорд и Томас Ройдс показали, что альфа-частицы, которые имели заряд +2, были ядрами атомов гелия, которые имели массу в четыре раза больше, чем у водорода, а не в два раза. Если гипотеза Праута верна, что-то должно нейтрализовать часть заряда ядер водорода, присутствующих в ядрах более тяжелых атомов.

В 1917 году Резерфорду удалось создать ядра водорода от ядерной реакции между альфа-частицами и газообразным азотом, и b считал, что доказал закон Праута. В 1920 году он назвал новые тяжелые ядерные частицы протонами (альтернативные названия — прутоны и протилы). Из работы Мозли сразу стало очевидно, что ядра тяжелых атомов имеют более чем вдвое большую массу, чем можно было бы ожидать, если бы они были сделаны из ядер водорода, и поэтому требовалась гипотеза для нейтрализация дополнительных протонов, предположительно присутствующих во всех тяжелых ядрах. Предполагалось, что ядро ​​гелия состоит из четырех протонов и двух «ядерных электронов» (электронов, связанных внутри ядра), чтобы нейтрализовать два заряда. На другом конце периодической таблицы, ядро ​​золота с массой в 197 раз больше, чем водород, как полагали, содержало 118 ядерных электронов в ядре, что давало ему остаточный заряд +79, соответствующий его атомному номеру.

Открытие нейтрона делает Z числом протона

Все рассмотрение ядерных электронов закончилось Джеймсом Чедвиком, открытием нейтрона в 1932. Теперь считалось, что атом золота содержит 118 нейтронов, а не 118 ядерных электронов, и теперь было установлено, что его положительный заряд полностью исходит из 79 протонов. Таким образом, после 1932 года атомный номер элемента Z также был признан идентичным протонному числу его ядер.

Символ Z

Условный символ Z, возможно, происходит от немецкого слова Atom z ahl (атомный номер). Однако до 1915 года слово Zahl (просто число) использовалось для обозначения номера элемента в периодической таблице.

Химические свойства

Каждый элемент имеет определенный набор химических свойств, как следствие количества электронов, присутствующих в нейтральном атоме, которым является Z (атомный номер). Конфигурация этих электронов следует из принципов квантовой механики. Количество электронов в электронных оболочках каждого элемента, в частности во внешней валентной оболочке, является основным фактором, определяющим его поведение химической связи. Следовательно, только атомный номер определяет химические свойства элемента; и именно по этой причине элемент может быть определен как состоящий из любой смеси атомов с данным атомным номером.

Новые элементы

Поиск новых элементов обычно описывается атомными числами. По состоянию на 2019 год наблюдались все элементы с атомными номерами от 1 до 118. Синтез новых элементов осуществляется путем бомбардировки целевых атомов тяжелых элементов ионами, так что сумма атомных номеров целевого и ионного элементов равна атомному номеру создаваемого элемента. В общем, период полураспада становится короче по мере увеличения атомного номера, хотя «остров стабильности » может существовать для неоткрытых изотопов с определенным количеством протонов и нейтронов.

См. Также

• Атомная теория
• Химический элемент
• Эффективный атомный номер
• История периодической таблицы Менделеева
• Список элементов по атомному номеру
• Гипотеза Праута

Литература

Главное отличие

Основное различие между атомной массой и атомным номером заключается в том, что атомная масса — это общее количество нейтронов и протонов в ядре атома, а атомный номер — это общее количество протонов, существующих в ядре атома.

Атомная масса против атомного номера

Общее количество нейтронов и протонов, которые существуют в ядре атома, объединяются, чтобы сделать массу атома известной как его атомная масса. Итак, атомная масса — это средний вес атома. С другой стороны, общее количество протонов, присутствующих в ядре атома, известное как атомный номер.

Атомная масса также распознается как атомный вес, тогда как атомная масса также распознается как число протона. Атомная масса обозначается буквой «А». С другой стороны, атомный номер обозначается буквой «Z». Атомная масса не используется для различения различных элементов. С другой стороны, атомный номер, используемый для идентификации и классификации различных элементов. Атомную массу элемента можно измерить с помощью атомной единицы массы (а.е.м.). С другой стороны, атомный номер — это число или цифра, которые можно использовать для фиксации элементов в периодической таблице.

Поскольку изотопы атома имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, атомная масса может использоваться для классификации различных изотопов элемента. С другой стороны, все изотопы элемента имеют одинаковый атомный номер, поэтому его нельзя использовать для их классификации. Например, атомная масса углерода составляет двенадцать и тринадцать для двух его изотопов. С другой стороны, его атомный номер равен шести для всех изотопов.

Сравнительная таблица

Атомная масса	Атомный номер
Общее количество нейтронов и протонов, существующих в ядре, которые образуют массу атома, известно как атомная масса.	Общее количество протонов, существующих в ядре атома, называется атомным номером.
Также известный как
Его также называют атомным весом.	Его также называют протонным числом.
Представление
Он представлен как средний вес атома.	Он представляет собой количество нуклонов, т. Е. Протонов в ядре.
Обозначается как
Буква «А» обозначает атомную массу.	Атомный номер, обозначенный буквой «Z».
Изотопы
Изотопы атома имеют разную атомную массу.	Изотопы атома имеют одинаковый атомный номер.
Идентификация изотопов
Атомная масса помогает идентифицировать разные изотопы.	Его нельзя использовать для идентификации различных изотопов атома.
Классификация элементов
Атомная масса не используется для различения различных элементов.	Атомный номер используется для идентификации и классификации различных элементов.
Расчеты
Атомную массу элемента можно измерить с помощью атомной единицы массы (а.е.м.).	Это число или цифра, которые можно использовать для фиксации элементов в периодической таблице.
Связь
Это можно узнать, добавив количество нейтрона к атомному номеру.	Это можно узнать, вычтя количество нейтронов из атомной массы элемента.
Пример
Атомная масса углерода составляет двенадцать и тринадцать для двух его изотопов.	Атомный номер атома углерода равен шести для всех изотопов.

Что такое атомная масса ?

Атомная масса представлена ​​как средний вес атома, а также считается атомной массой. Атом состоит из трех субатомных частиц, то есть протонов, нейтронов и электронов, так как электроны очень легкие по весу, поэтому атомная масса считается массой общего количества нейтронов и протонов, присутствующих в ядре атома.

Буква «А» обозначает атомную массу. Он выражается в форме единой атомной единицы массы или аму. Одна атомная единица массы равна 1/12 массы одного атома C12 или углерода-12 со значением 1,660 539 066 60 (50) × 10 ⁻²⁷ кг. Например, масса атома углерода-12 равнялась 12 а.е.м. Поскольку электроны очень легкие по весу, масса изотопа углерода-12 состоит из 6 нейтронов и 6 протонов. Протоны и нейтроны имеют одинаковую массу, поэтому было сказано, что они оба имеют массу, равную 1 u.

Поскольку разные изотопы атома различаются по количеству нейтронов. Итак, все они имеют разную атомную массу. Вот почему атомную массу можно использовать для идентификации различных изотопов элемента. Но он не используется для различения разных элементов. Атомную массу элемента также можно узнать, добавив номер нейтрона к его атомному номеру.

Что такое атомный номер ?

Атомный номер — это общее количество протонов, присутствующих в ядре атома. Его также называют протонным числом. Обозначается буквой «Z». Поскольку все изотопы элемента имеют одинаковое число протонов, атомный номер не может использоваться для различения изотопов этого элемента.

Атомный номер используется для идентификации и классификации различных элементов. Это число или цифра, которые можно использовать для фиксации элементов в периодической таблице. Различные элементы идентифицируются в соответствии с их конкретным атомным номером и в соответствии с ним помещаются в периодическую таблицу.

Например, атом с порядковым номером 12 является углеродом, так как в его ядре 12 протонов. Атом с другим атомным номером будет другим номером. В периодической таблице все элементы расположены в соответствии с их возрастающим атомным номером. Итак, самый верхний элемент, присутствующий в верхнем левом углу таблицы, — это водород с атомным номером 1. Следующим является гелий с атомным номером 2 и так далее.

Поскольку атомная масса — это количество протонов и нейтронов в ядре атома, атомный номер также можно узнать, вычитая количество нейтрона из атомной массы элемента.

Ключевые отличия

1. Общее количество нейтронов и протонов, существующих в ядре атома, известно как атомная масса, тогда как общее количество протонов, присутствующих в ядре атома, известно как атомный номер.
2. Атомная масса также признается атомной массой. С другой стороны, атомный номер также распознается как номер протона.
3. Атомная масса представлена ​​как средний вес атома. С другой стороны, атомный номер представляет собой общее количество нуклонов, то есть протонов в ядре.
4. Атомная масса обозначается буквой «А». И наоборот, атомный номер обозначается буквой «Z».
5. Изотопы атома имеют разную атомную массу. С другой стороны, изотопы атома имеют одинаковый атомный номер.
6. Атомная масса помогает идентифицировать разные изотопы. С другой стороны, атомный номер не может использоваться для идентификации различных изотопов атома.
7. Атомная масса не используется для различения различных элементов, в то время как атомный номер используется для идентификации и классификации различных элементов.
8. Атомную массу элемента можно измерить с помощью атомной единицы массы (а.е.м.). С другой стороны, атомный номер — это число или цифра, которые можно использовать для фиксации элементов в периодической таблице.
9. Атомную массу элемента можно узнать, добавив номер нейтрона к его атомному номеру, тогда как; атомный номер можно узнать, вычтя номер нейтрона из атомной массы элемента.
10. Атомная масса углерода составляет двенадцать и тринадцать для двух его изотопов. С другой стороны, атомный номер атома углерода равен шести для всех изотопов.

Заключение

Вышеупомянутое обсуждение резюмирует, что атомная масса — это средний вес элемента, который равен количеству его протонов и нейтронов в ядре. С другой стороны, атомный номер — это количество протонов, присутствующих в ядре атома.