Атомите се основните единици на материјата што ги сочинуваат сите елементи во универзумот. Секој атом се карактеризира со неговиот атомски број и атомска маса, кои се централни за разбирање на хемиските реакции, својствата на елементите и структурата на периодниот систем. Оваа лекција ќе опфати што се атомска маса и атомски број, како се дефинирани и нивното значење во контекст на атомите.
Атомскиот број на атомот се дефинира како број на протони присутни во јадрото на атомот. Се означува со симболот Z. Бидејќи протоните носат позитивен полнеж, атомскиот број го покажува и вкупниот позитивен полнеж на јадрото. Витален аспект на атомскиот број е тоа што уникатно идентификува хемиски елемент. На пример, сите атоми со атомски број 1 се атоми на водород, а оние со атомски број 6 се јаглеродни атоми.
Дополнително, во неутрален атом, бројот на електрони што орбитираат околу јадрото е еднаков на атомскиот број, одржувајќи ја севкупната електрична неутралност. На пример, атом на кислород има атомски број 8, што покажува дека има 8 протони во неговото јадро и, во неутрална состојба, 8 електрони кои орбитираат околу јадрото.
Атомска маса , позната и како атомска тежина, е просечна маса на атомите на елементот, измерена во единици за атомска маса (аму). Таа ја опфаќа масата и на протоните и на неутроните во јадрото, бидејќи масата на електроните е занемарлива во споредба со онаа на протоните и неутроните. Атомската маса се пресметува со земање на пондерираниот просек на масите на изотопите на елементот, врз основа на нивното природно изобилство. Изотоп се дефинира со бројот на неутрони во јадрото, што доведува до варијации во масата меѓу атомите на истиот елемент.
Пример за пресметка на атомската маса може да се види во хлорот. Хлорот има два стабилни изотопи: Хлор-35 (со изотопска маса од приближно 34,968 аму и изобилство од 76%) и Хлор-37 (со изотопска маса од приближно 36,965 аму и изобилство од 24%). Атомската маса на хлор се пресметува на следниов начин: \( \textrm{Атомска маса на хлор} = (34.968 \times 0.76) + (36.965 \times 0.24) \approx 35.453 \textrm{ аму} \)
Концептите за атомски број и атомска маса се од суштинско значење за разбирање на однесувањето и својствата на елементите. Атомскиот број ја одредува позицијата на елементот во периодниот систем и неговите хемиски својства. Елементите во истата вертикална колона или група имаат слично хемиско однесување поради тоа што имаат ист број на електрони во нивната најоддалечена обвивка.
Атомската маса, од друга страна, е важна за пресметување на масата на молекулите и супстанциите. Тоа им овозможува на хемичарите да ја одредат количината на елемент потребен во реакцијата или приносот на произведениот производ. Оваа пресметка е фундаментална за стехиометријата, која ги вклучува квантитативните аспекти на хемиските реакции.
За понатамошно разбирање на атомската маса и број, визуелизирањето на атомската структура може да биде корисно. Во центарот на атомот се наоѓа јадрото, кое содржи протони и неутрони. Електроните орбитираат околу јадрото во различни енергетски нивоа или обвивки. Атомскиот број ( \(Z\) ) е поврзан со бројот на протони во јадрото, што лесно може да се визуелизира како дефинирачка карактеристика на елементот. Атомската маса е посложена, бидејќи не само што ја вклучува масата на протоните ( \(1.007 amu\) секој) и неутроните ( \(1.008 amu\) секој), туку го зема предвид и изотопскиот состав на елементот.
Разбирањето на атомската маса и број може да се примени на многу практични начини, како на пример во областа на хемијата и физиката. На пример, одредувањето на формулата на соединението бара познавање на атомските маси на составните елементи. Понатаму, концептот на изотопи и нивната примена во радиојаглеродното датирање, нуклеарната медицина и нуклеарните реактори се засноваат на варијации во атомската маса.
Едноставен експеримент за да се демонстрира концептот на изотопи и атомска маса вклучува споредување на тежините на балоните исполнети со различни изотопи на истиот гас. На пример, балоните исполнети со хелиум-3 и хелиум-4 би тежат различно кога ќе се измерат точно. Оваа разлика во тежината се должи на дополнителниот неутрон во хелиум-4, што илустрира како варијацијата на неутроните влијае на атомската маса без да го менува атомскиот број.
Друга едукативна апликација е употребата на изотопски состав за да се разбере староста на артефактите преку радиојаглеродно датирање. Оваа техника го мери распаѓањето на јаглерод-14, изотоп на јаглерод, за да ја одреди староста на органските материјали. Тоа е практична демонстрација за тоа како атомскиот број и маса се користат за проучување на историски и геолошки настани.
Накратко, атомскиот број и атомската маса се клучни за разбирање на основната структура на материјата. Атомскиот број ( \(Z\) ) го дефинира идентитетот на елементот, диктирајќи ја неговата позиција во периодниот систем и неговите хемиски својства. Атомската маса, мерка за просечната маса на изотопи на елементот, влијае на физичките својства и однесувањето на елементите и соединенијата. Овие концепти ја формираат основата на многу научни принципи и примени, од пресметката на молекуларните тежини во хемијата до датирањето на археолошките наоди преку изотопска анализа.
Со разбирање на значењето на атомскиот број и атомската маса, се добива увид во сложениот и фасцинантен свет на атомите, овозможувајќи подлабоко разбирање на елементите што го сочинуваат нашиот универзум.
