Порядковый номер элемента. Изотопы

В начале XX века было доказано (Г. Мозли), что заряд ядра атомов химического элемента равен его порядковому номеру в Периодической таблице. Таким образом, 1) заряд ядра атома, 2) число протонов в ядре (Z), 3) число электронов в атоме и 4) порядковый номер элемента в периодической таблице — все эти четыре характеристики численно равны между собой.

В атоме водорода есть один протон и один электрон. Однако бывают атомы водорода, в состав которых входят также один или два нейтрона. Атомы водорода с одним нейтроном называют дейтерием, а с двумя — тритием. Поскольку масса нейтронов почти такая же как протонов (1 а.е.м), то атомы дейтерия и трития тяжелее обычных атомов водорода. Однако они по-прежнему остаются атомами водорода и проявляют его свойства, так как количество протонов и электронов остается неизменным, а именно от них зависят свойства.

Сумма числа протонов и нейтронов атома называется его массовым атомным числом (A = Z + N). Так у водорода A = 1, у дейтерия 2, а у трития 3. Оно приблизительно равно относительной атомной массе, т. к. масса электронов незначительна.

Массовое число пишут вверху слева, а заряд атома внизу слева: 11H, 31H. Если заряд атома не указывается, то массовое число могут писать внизу: 14N, 16O, 2H.

Изотопы — это атомы одного и того же химического элемента, которые различаются массовым числом, т. е. количеством нейтронов. Например, дейтерий, тритий и водород — это изотопы химического элемента водорода. Также есть изотопы у углерода 12C и 13C, кислорода — 16O, 17O, 18O, и у многих других химических элементов.

Некоторые изотопы способны самопроизвольно расщепляться, превращаясь в атомы других элементов. При этом испускаются электроны или ядра гелия. Такая способность атомов называется радиоактивностью. Так радиоактивными элементами являются полоний, астат, радий и другие следующие за висмутом.

В природе многие простые вещества встречаются в виде смеси изотопов. Однако обычно преобладает в них только один.

Относительные атомные массы в периодической таблице приведены с учетом изотопов, именно поэтому они не являются целыми числами, так как учитывается процент различных изотопов.