Número atômico
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Em química e física , o número atómico (também conhecido como o número de protões) é o número de protões encontrados no núcleo de um átomo e, portanto, idêntica à cobrar número do núcleo. É convencionalmente representado pelo símbolo Z. O número atômico identifica exclusivamente um elemento químico . Em um átomo de carga neutra , o número atómico também é igual ao número de electrões .
O número atômico, Z, não deve ser confundida com a número de massa, A, que é o número de nucleons, o número total de prótons e nêutrons no núcleo de um átomo. O número de neutrões, N, é conhecido como o número de neutrões do átomo; assim, A = Z + N (essas quantidades são sempre números inteiros ). Desde protões e neutrões têm aproximadamente a mesma massa (e a massa dos electrões é negligenciável para muitas finalidades), e o defeito de massa de ligação nucleon é sempre pequeno em comparação com a massa nucleon, o massa atômica de qualquer átomo, quando expressos em unidades de massa atômica unificada (fazendo uma quantidade chamada " massa isotópica relativo ") é aproximadamente (até 1%) igual ao número total A.
Os átomos que possuem o mesmo número atómico Z mas diferente número de neutrões N, e, consequentemente, diferentes massas atómicas, são conhecidos como isótopos . Há pouco mais de três quartos dos elementos que ocorrem naturalmente existir como uma mistura de isótopos (veja elementos monoisotópico), e a massa média isotópica de uma mistura isotópica de um elemento (chamado de massa atómica relativa) num ambiente definido na Terra, determina o padrão do elemento peso atômico. Historicamente, foram esses pesos atômicos de elementos (em comparação com hidrogénio) que foram as quantidades mensuráveis por químicos no século 19.
O símbolo Z convencional vem do alemão palavra número significado ahl Z / numeral / figura, que, antes da síntese moderna de idéias de química e física, simplesmente denotado lugar numérica de um elemento da tabela periódica , uma propriedade mais ou menos determinado pela atômica pesos, mas não em todos os casos (ver abaixo). Só depois de 1915, com a sugestão e evidências de que esse número Z também foi a carga nuclear e uma característica física de átomos, fez a palavra Atom z ahl e sua Inglês número atômico equivalente entrar em uso comum.
História
A tabela periódica e um número natural de cada elemento
Genericamente falando, a existência ou a construção de uma tabela periódica de elementos cria uma ordenação dos elementos. Tal ordenamento não é necessariamente uma numeração, mas pode ser utilizado para construir uma numeração por decreto (isto é, simplesmente determinando que os elementos sejam tomados em números inteiros accoding para o seu lugar sobre a mesa, a partir de hidrogénio como "número um."
Dmitri Mendeleev afirmou ele organizou o seu primeiro tabelas periódicas, a fim de peso atômico ("Atomgewicht") No entanto, em deferência para com as propriedades químicas observadas, ele violou sua própria regra e colocou telúrio (peso atômico 127,6) à frente de iodo (peso atômico 126,9). Esta colocação é consistente com a prática moderna de ordenar os elementos pelo número de protões, Z, mas este número não era conhecido ou suspeito no momento.
A numeração simples, baseada na posição da tabela periódica nunca foi totalmente satisfatória, no entanto. Para além do caso de iodo e telúrio, depois vários outros pares de elementos (tais como o árgon e potássio, cobalto e níquel) eram conhecidos como tendo pesos atómicos quase idênticos ou invertidas, por vezes, deixando a sua colocação na tabela periódica por propriedades químicas para estar em violação conhecidas de propriedades físicas. Outro problema foi que a identificação gradual de mais e mais quimicamente semelhantes e indistinguíveis lantanídeos , que eram de um número incerto, levou a incoerência e incerteza na numeração de elementos periódica, pelo menos de lutécio (elemento 71) em diante ( háfnio não era conhecido no desta vez).
O modelo de Rutherford-Bohr e van den Broek
Em 1911, Ernest Rutherford deu um modelo de átomos em que um núcleo central possuía a maior parte da massa do átomo e uma carga positiva, que, nas unidades de carga do electrão, era para ser aproximadamente igual a metade do peso atómico do átomo, expresso em número de átomos de hidrogénio. Esta taxa central, seria, portanto, cerca de metade do peso atômico (embora era quase 25% diferente do número atômico do ouro (Z = 79, A = 197), o único elemento que Rutherford fez o seu palpite). No entanto, apesar da estimativa de Rutherford que o ouro tinha uma carga de cerca de 100 centrais (mas foi elemento Z = 79 na tabela periódica), um mês após o papel de Rutherford apareceu, Antonius van den Broek sugeriu formalmente pela primeira vez que a carga central e número de elétrons em um átomo era exatamente igual ao seu lugar na tabela periódica (também conhecido como número de elemento, número atômico, e simbolizava Z). Isto provou ser, eventualmente, ser o caso.
1913 A experiência de Moseley
A situação experimental melhorou drasticamente após a pesquisa por Henry Moseley em 1913. Moseley, após discussões com Bohr, que era ao mesmo laboratório (e que tinham usado hipótese Van den Broek em sua de Modelo do átomo de Bohr), decidiu testar hipótese Van den Broek e Bohr diretamente, por ver se as linhas espectrais emitidas a partir de átomos excitados caber a demanda da teoria de Bohr que a freqüência das linhas espectrais ser proporcional a uma medida da praça de Z.
Para fazer isso, Moseley medidos os comprimentos de onda das transições de fotões mais internos (K e L) produzidos por linhas de elementos de alumínio (Z = 13) com ouro (Z = 79), utilizado como uma série de alvos dentro de uma anódicos móveis tubo de raios-x. A raiz quadrada de a frequência desses fótons (raios-x) aumentou de um alvo para o próximo de uma forma linear. Isto levou à conclusão ( A lei de Moseley) que o número atómico que correspondem de perto (com um deslocamento de uma unidade para o K-linhas, na obra de Moseley) à calculada carga eléctrica do núcleo, isto é, o número de elemento Z. Entre outras coisas, Moseley demonstrou que a lanthanide série (de lantânio ao lutécio inclusive) deve ter 15 membros, não menos e não mais-que estava longe de ser evidente a partir da química naquela época.
O próton ea idéia de elétrons nucleares
Em 1915, a razão para a carga nuclear a ser quantizado em unidades de Z, as quais foram agora reconhecidos para ser a mesma como o número do elemento, não foi compreendido. Uma idéia velha chamada Hipótese de Prout tinha postulado que os elementos foram todos feitos de resíduos (ou "protyles") do elemento mais leve de hidrogénio, o qual no modelo de Bohr-Rutherford tinha um único electrão e uma carga nuclear de um. No entanto, já em 1907 Rutherford e Thomas Royds tinha mostrado que as partículas alfa, que tiveram um custo de 2, foram os núcleos dos átomos de hélio, que teve uma massa quatro vezes o de hidrogênio, e não duas vezes. Se a hipótese de Prout eram verdadeiras, algo tinha que ser neutralizando parte da carga dos núcleos de hidrogênio presentes nos núcleos dos átomos mais pesados.
Em 1917 Rutherford sucedido na geração de núcleos de hidrogênio a partir de um reação nuclear entre partículas alfa e azoto, e acreditava que ele tinha provado a lei de Prout. Ele chamou as novas partículas pesadas prótons nucleares em 1920 (nomes alternativos sendo proutons e protyles). Tinha sido imediatamente evidente a partir do trabalho de Moseley que os núcleos dos átomos pesados têm mais do que o dobro de massa como seria de esperar de seu ser feito de núcleos de hidrogênio, e, portanto, não foi necessária uma hipótese para a neutralização dos prótons extras presume apresentar em todos os núcleos pesados. Um núcleo de hélio se presumia ser composto por quatro prótons e dois elétrons "nucleares" (elétrons ligados dentro do núcleo) para cancelar duas das acusações. No outro extremo da tabela periódica, um núcleo de ouro com uma massa de 197 vezes maior do que hidrogénio, foi pensado para conter 118 electrões nucleares do núcleo para dar uma carga residual de + 79, consistente com o seu número atómico.
A descoberta do neutrão faz Z o número de protões
Toda a consideração de elétrons nucleares terminou com a descoberta do nêutron em 1932. Um átomo de ouro agora era visto como contendo 118 nêutrons, em vez de 118 elétrons nucleares de Chadwick, e sua carga positiva agora foi realizado para vir inteiramente a partir de um conteúdo de 79 prótons. Depois de 1932, por conseguinte, o número atómico de um elemento Z foi também realizado para ser idêntico ao número de protões dos seus núcleos.
O símbolo Z
O símbolo Z convencional possivelmente vem do alemão palavra Atom z ahl (número atômico). No entanto, antes de 1915, a palavra Zahl (simplesmente número) foi usado para o número atribuído de um elemento na tabela periódica.
Propriedades químicas
Cada elemento tem um conjunto específico de propriedades químicas, como uma consequência do número de electrões presentes no átomo neutro, o que é Z (o número atómico). O configuração desses elétrons decorre dos princípios da mecânica quântica . O número de elétrons em cada elemento da conchas de elétrons, particularmente as regiões ultraperiféricas valência escudo, é o principal fator na determinação da sua ligação química comportamento. Por isso, é o número atómico sozinho que determina as propriedades químicas de um elemento; e é por esta razão que um elemento pode ser definida como consistindo em átomos de qualquer mistura com um determinado número atómico.
Novos elementos
A busca de novos elementos é geralmente descrito usando números atómicos. A partir de 2010, foram observados elementos com número atômico 1-118. Síntese de novos elementos é realizado por bombardeamento de átomos de alvo de elementos pesados com iões, de tal modo que a soma dos números atómicos dos elementos de destino e de iões é igual ao número atómico do elemento a ser criado. Em geral, a meia-vida torna-se mais curto como número aumenta atômicas, embora um " ilha de estabilidade "pode existir para isótopos desconhecidos com determinados números de prótons e nêutrons.
