Πώς διαφέρουν τα ισότοπα του χλωρίου; Νουκλίδια

Εισαγωγή…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1. Σύμβολο ενός στοιχείου, η θέση του στον περιοδικό πίνακα στοιχείων Δ.Ι. Μεντελέεφ. Ατομική μάζα……………………………………………………………………………………….4

2. Η δομή του πυρήνα του ατόμου του χλωρίου. Πιθανά ισότοπα. Παραδείγματα………………………….5

3. Ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου: κατανομή ηλεκτρονίων σε επίπεδα, υποεπίπεδα, κύτταρα Hund. Διεγερμένη κατάσταση του ατόμου χλωρίου…………………………………………………………….6

4. Σθένος του ατόμου του αλουμινίου σε στατικές και διεγερμένες καταστάσεις. Πιθανές καταστάσεις οξείδωσης του ατόμου χλωρίου. Οξειδωτικό - αποκαταστατικές ιδιότητες. Παραδείγματα σχημάτων κίνησης ηλεκτρονίων……………………………………………………………………………………….8

5. Ισοδύναμα του χλωρίου και των ενώσεων του. Παραδείγματα υπολογισμών………………………………..11

6. Χημικές ιδιότητες του χλωρίου και των ενώσεων του. Παραδείγματα αντιδράσεων……………………12

7. Τύποι συγκεντρώσεων………………………………………………………………………………….15

8. Ηλεκτρολυτική διάσταση. Σχέδιο της διαδικασίας διάστασης υδροξειδίου. Σταθερά διάστασης………………………………………………………………………………………… 17

9. Υπολογισμός pH, pOH διαλύματος 0,01 m υδροξειδίου ή άλατος ενός στοιχείου……………………………

10. Υδρόλυση………………………………………………………………………………..23

11. Ποιοτική ανάλυση χλωρίου……………………………………………………………………24

12. Μέθοδοι για τον ποσοτικό προσδιορισμό του ατόμου του χλωρίου ή των ενώσεων του………………27

12.1. Βαρυμετρική μέθοδος για την ανάλυση του ατόμου χλωρίου……………………………………………………………………………………………………………

13. Συμπέρασμα……………………………………………………………………………….29

Παραπομπές…………………………………………………………………………………………… 32

Εισαγωγή

Η ένωση με υδρογόνο - αέριο υδροχλώριο - ελήφθη για πρώτη φορά από τον Joseph Priestley το 1772. Το χλώριο ελήφθη το 1774 από τον Σουηδό χημικό Karl Wilhelm Scheele, ο οποίος περιέγραψε την απομόνωσή του όταν αντιδρούσε με πυρολουσίτη και υδροχλωρικό οξύ στην πραγματεία του για τον πυρολουσίτη:

Ο Scheele σημείωσε τη μυρωδιά του χλωρίου, παρόμοια με τη μυρωδιά του aqua regia, την ικανότητά του να αλληλεπιδρά με τον χρυσό και την κανέλα, καθώς και τις λευκαντικές του ιδιότητες. Ωστόσο, ο Scheele, σύμφωνα με τη θεωρία του φλογιστονίου που ήταν κυρίαρχη στη χημεία εκείνη την εποχή, πρότεινε ότι το χλώριο είναι αποφλογιστικοποιημένο μυϊκό (υδροχλωρικό) οξύ και ο Lavoisieve, στο πλαίσιο της θεωρίας του οξυγόνου των οξέων, τεκμηριώθηκε ότι η νέα ουσία θα έπρεπε. να είναι οξείδιο ενός υποθετικού στοιχείου Η Μούρια. Ωστόσο, οι προσπάθειες απομόνωσής του παρέμειναν ανεπιτυχείς έως ότου το έργο του Davy, ο οποίος με ηλεκτρόλυση κατάφερε να αποσυνθέσει το επιτραπέζιο αλάτι σε χλώριο νατρίου, αποδεικνύοντας τη στοιχειώδη φύση του τελευταίου.

1. Σύμβολο του στοιχείου, η θέση του μέσα περιοδικός πίνακαςστοιχεία δ.Ι. Μεντελέεφ. Ατομική μάζα

Χ lor (από το ελληνικό χλωρός - «πράσινο») - στοιχείο της 17ης ομάδας του περιοδικού πίνακα χημικά στοιχεία(σύμφωνα με την ξεπερασμένη ταξινόμηση - στοιχείο της κύριας υποομάδας της ομάδας VII), η τρίτη περίοδος, με ατομικό αριθμό 17. Συμβολίζεται με το σύμβολο Cl (lat. Chlorum). Χημικά ενεργό μη μέταλλο. Είναι μέρος της ομάδας των αλογόνων (αρχικά το όνομα "αλογόνο" χρησιμοποιήθηκε από τον Γερμανό χημικό Schweiger για το χλώριο - κυριολεκτικά το "αλογόνο" μεταφράζεται ως οξείδιο του άλατος - αλλά δεν έπιασε και στη συνέχεια έγινε κοινό στον 17ο (VIIA ) ομάδα στοιχείων, η οποία περιλαμβάνει το χλώριο).

Η απλή ουσία χλώριο (αριθμός CAS: 7782-50-5) υπό κανονικές συνθήκες είναι ένα δηλητηριώδες αέριο κιτρινοπράσινου χρώματος, βαρύτερο από τον αέρα, με έντονη οσμή. Το μόριο του χλωρίου είναι διατομικό (τύπος Cl2).

Ατομική μάζα

(μοριακή μάζα)

[comm 1] α. π.μ. (g/mol)

2. Η δομή του πυρήνα του ατόμου του χλωρίου. Πιθανά ισότοπα. Παραδείγματα

Υπάρχουν 2 σταθερά ισότοπα χλωρίου που βρίσκονται στη φύση: με μαζικό αριθμό 35 και 37. Οι αναλογίες της περιεκτικότητάς τους είναι αντίστοιχα 75,78% και 24,22%.

Ισότοπο	Σχετική μάζα, a.m.u.	Μισή ζωή	Είδος φθοράς	Πυρηνικό σπιν
		Σταθερός
			β-διάσπαση του 36 Ar
		Σταθερός
		37,2 λεπτά	β διάσπαση στο 38 Ar
		55,6 λεπτά	Το β διασπάται σε 39 Ar
		1,38 λεπτά	β διάσπαση σε 40 Ar

3. Ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου: κατανομή ηλεκτρονίων σε επίπεδα, υποεπίπεδα, κύτταρα Hund. Διεγερμένη κατάσταση του ατόμου χλωρίου

Το χλώριο στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων βρίσκεται στην περίοδο 3, ομάδα VII, την κύρια υποομάδα (υποομάδα αλογόνου).

Φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου Z = + = + 17

Αριθμός πρωτονίων N(p+) = 17

Αριθμός ηλεκτρονίων N(e-) = 17

Σε ενθουσιασμένη κατάσταση:

1) 3s2 3p5 3d0 + hn --> 3s2 3p4 3d1

3 μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια (2 ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 3p και 1 ηλεκτρόνιο στο υποεπίπεδο 3d), επομένως το σθένος είναι 3

Παράδειγμα ένωσης: HClO2, Cl2O3

2) 3s2 3p4 3d1 + hn --> 3s2 3p3 3d2

5 μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια (3 ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 3p και 2 ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 3d), επομένως το σθένος είναι 5

Παράδειγμα ένωσης: HClO3, Cl2O5

3) 3s2 3p3 3d2 + hn --> 3s1 3p3 3d3

7 μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια (1 ηλεκτρόνιο στο υποεπίπεδο 3s, 3 ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 3p και 3 ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 3d), επομένως το σθένος είναι 5

4. Σθένος του ατόμου του αλουμινίου σε στατικές και διεγερμένες καταστάσεις. Πιθανές καταστάσεις οξείδωσης του ατόμου χλωρίου. Οξειδοαναγωγικές ιδιότητες. Παραδείγματα σχημάτων κίνησης ηλεκτρονίων

Ηλεκτρόνια σθένους: 3s2 3p5

Σε μη διεγερμένη κατάσταση, ένα άτομο χλωρίου στο ενεργειακό επίπεδο 3 έχει ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο, επομένως, ένα μη διεγερμένο άτομο χλωρίου μπορεί να εμφανίζει σθένος 1. Το σθένος 1 εμφανίζεται στις ακόλουθες ενώσεις:

Αέριο χλώριο Cl2 (ή Cl-Cl)

Χλωριούχο νάτριο NaCl (ή Na+ Cl-)

Υδροχλώριο HCl (ή H-Cl)

Υποχλωριώδες οξύ HOCl (ή H-O-Cl)

Ιδιότητες οξειδοαναγωγής.

HCl - κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου -1

HClO3 - κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου +5

HClO4 - κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου +7

Μια ενδιάμεση κατάσταση οξείδωσης υποδεικνύει ότι αυτό το στοιχείο μπορεί να εμφανίσει αναγωγικές και οξειδωτικές ιδιότητες, αυτό είναι το HClO3

Οξειδωτικές ιδιότητες παρουσιάζουν στοιχεία που έχουν μέγιστη κατάσταση οξείδωσης (ισούται με τον αριθμό της ομάδας στην οποία βρίσκεται το στοιχείο). Αυτό σημαίνει ότι το HClO4 είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας.

Το στοιχείο με τον χαμηλότερο βαθμό οξείδωσης έχει αναγωγικές ιδιότητες, δηλ. Το HCl είναι αναγωγικός παράγοντας.

Το χλώριο είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Διάφορες ενώσεις χλωρίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οξειδωτικά μέσα. Αυτό είναι χλώριο C12), υποχλωριώδες οξύ HCIO, άλατα υποχλωριώδους οξέος - υποχλωριώδες νάτριο NaCIO ή υποχλωριώδες ασβέστιο Ca(CIO)2 και οξείδιο χλωρίου CIO2.

Η χλωρίωση χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση φαινολών, κρεσολών, κυανιδίων και υδρόθειου από τα λύματα. Για την καταπολέμηση της βιολογικής ρύπανσης των δομών, χρησιμοποιείται ως βιοκτόνο. Το χλώριο χρησιμοποιείται επίσης για την απολύμανση του νερού.

Το χλώριο παρέχεται στην παραγωγή σε υγρή μορφή με περιεκτικότητα τουλάχιστον 99,5%. Το χλώριο είναι ένα εξαιρετικά τοξικό αέριο και έχει την ικανότητα να συσσωρεύεται και να συγκεντρώνεται σε μικρές κοιλότητες. Είναι αρκετά δύσκολο να συνεργαστείς μαζί του. Όταν μπαίνει στο νερό, το χλώριο υδρολύεται για να σχηματίσει υδροχλωρικό οξύ. Με ορισμένες οργανικές ουσίες που υπάρχουν στο διάλυμα, το C12 μπορεί να εισέλθει σε αντιδράσεις χλωρίωσης. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δευτερογενή οργανοχλωρικά προϊόντα, τα οποία έχουν υψηλού βαθμούτοξικότητα. Ως εκ τούτου, προσπαθούν να περιορίσουν τη χρήση χλωρίου.

Το υποχλωριώδες οξύ HCJ έχει την ίδια οξειδωτική ικανότητα με το χλώριο. Ωστόσο, οι οξειδωτικές του ιδιότητες εμφανίζονται μόνο σε όξινο περιβάλλον. Επιπλέον, το υποχλωριώδες οξύ είναι ένα ασταθές προϊόν - αποσυντίθεται με την πάροδο του χρόνου και στο φως.

Τα άλατα του υποχλωριώδους οξέος χρησιμοποιούνται ευρέως. Το υποχλωριώδες ασβέστιο Ca(Cl)2 διατίθεται σε τρεις ποιότητες με συγκεντρώσεις ενεργού χλωρίου από 32 έως 35%. Στην πράξη χρησιμοποιείται και το διβασικό άλας Ca(Cl)2- 2Ca(OH)g 2H20.

Το πιο σταθερό υποχλωριώδες άλας νατρίου είναι το NaOCl * 5H20, το οποίο λαμβάνεται με τη χημική αντίδραση αερίου χλωρίου με αλκαλικό διάλυμα ή με ηλεκτρόλυση επιτραπέζιου αλατιού σε λουτρό χωρίς διάφραγμα.

Το οξείδιο του χλωρίου CO2 είναι ένα πρασινοκίτρινο αέριο, εξαιρετικά διαλυτό στο νερό, ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Λαμβάνεται με αντίδραση χλωριώδους NaC102 με χλώριο, υδροχλωρικό οξύ ή όζον. Όταν το οξείδιο του χλωρίου αλληλεπιδρά με το νερό, δεν συμβαίνουν αντιδράσεις χλωρίωσης, γεγονός που εξαλείφει το σχηματισμό οργανοχλωρικών ουσιών. Πρόσφατα, διεξήχθη εκτεταμένη έρευνα για τον προσδιορισμό των συνθηκών για την αντικατάσταση του χλωρίου με οξείδιο του χλωρίου ως οξειδωτικό παράγοντα. Ορισμένα ρωσικά εργοστάσια έχουν εισαγάγει προηγμένες τεχνολογίες που χρησιμοποιούν CO2.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Χλώριο- το δέκατο έβδομο στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα. Ονομασία - Cl από το λατινικό "chlorum". Βρίσκεται στην τρίτη περίοδο, ο όμιλος VIIA. Αναφέρεται σε αμέταλλα. Το πυρηνικό φορτίο είναι 17.

Η πιο σημαντική φυσική ένωση χλωρίου είναι το χλωριούχο νάτριο (επιτραπέζιο αλάτι) NaCl. Η κύρια μάζα του χλωριούχου νατρίου βρίσκεται στο νερό των θαλασσών και των ωκεανών. Τα νερά πολλών λιμνών περιέχουν επίσης σημαντικές ποσότητες NaCl. Εμφανίζεται επίσης σε συμπαγή μορφή, σχηματίζοντας κατά τόπους μέσα φλοιό της γηςπαχιά στρώματα του λεγόμενου αλατιού. Άλλες ενώσεις χλωρίου είναι επίσης κοινές στη φύση, για παράδειγμα το χλωριούχο κάλιο με τη μορφή των ορυκτών καρναλλίτης KCl × MgCl 2 × 6H 2 O και sylvite KCl.

Υπό κανονικές συνθήκες, το χλώριο είναι ένα κιτρινοπράσινο αέριο (Εικ. 1), το οποίο είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό. Κατά την ψύξη από υδατικά διαλύματαΔιακρίνονται οι κρυσταλλικές ένυδρες, οι οποίες είναι κλαράτες της κατά προσέγγιση σύνθεσης Cl 2 × 6H 2 O και Cl 2 × 8H 2 O.

Ρύζι. 1. Χλώριο σε υγρή κατάσταση. Εμφάνιση.

Ατομική και μοριακή μάζα χλωρίου

Η σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου είναι ο λόγος της μάζας ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου προς το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα. Σχετικός ατομική μάζαείναι αδιάστατο και συμβολίζεται με A r (ο δείκτης «r» είναι το αρχικό γράμμα Αγγλική λέξησχετικός, που σημαίνει «συγγενής»). Η σχετική ατομική μάζα του ατομικού χλωρίου είναι 35.457 amu.

Οι μάζες των μορίων, καθώς και οι μάζες των ατόμων, εκφράζονται σε μονάδες ατομικής μάζας. Η μοριακή μάζα μιας ουσίας είναι η μάζα ενός μορίου, εκφρασμένη σε μονάδες ατομικής μάζας. Η σχετική μοριακή μάζα μιας ουσίας είναι ο λόγος της μάζας ενός μορίου μιας δεδομένης ουσίας προς το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα, η μάζα του οποίου είναι 12 amu. Είναι γνωστό ότι το μόριο του χλωρίου είναι διατομικό - Cl 2. Σχετικός μοριακό βάροςτο μόριο χλωρίου θα είναι ίσο με:

Mr (Cl2) = 35,457 × 2 ≈ 71.

Ισότοπα χλωρίου

Είναι γνωστό ότι στη φύση το χλώριο μπορεί να βρεθεί με τη μορφή δύο σταθερών ισοτόπων 35 Cl (75,78%) και 37 Cl (24,22%). Οι μάζες τους είναι 35 και 37, αντίστοιχα. Ο πυρήνας ενός ατόμου του ισοτόπου χλωρίου 35 Cl περιέχει δεκαεπτά πρωτόνια και δεκαοκτώ νετρόνια και το ισότοπο 37 Cl περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και είκοσι νετρόνια.

Υπάρχουν τεχνητά ισότοπα χλωρίου με μαζικούς αριθμούς από 35 έως 43, μεταξύ των οποίων το πιο σταθερό είναι το 36 Cl με χρόνο ημιζωής 301 χιλιάδες χρόνια.

Ιόντα χλωρίου

Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου χλωρίου έχει επτά ηλεκτρόνια, τα οποία είναι ηλεκτρόνια σθένους:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, το χλώριο μπορεί να χάσει τα ηλεκτρόνια του σθένους, δηλ. είναι ο δότης τους, και μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα ή δέχονται ηλεκτρόνια από άλλο άτομο, δηλ. είναι ο δέκτης τους και μετατρέπονται σε αρνητικά φορτισμένα ιόντα:

Cl 0 -7e → Cl 7+ ;

Cl 0 -5e → Cl 5+ ;

Cl 0 -4e → Cl 4+ ;

Cl 0 -3e → Cl 3+ ;

Cl 0 -2e → Cl 2+ ;

Cl 0 -1e → Cl 1+ ;

Cl 0 +1e → Cl 1- .

Μόριο χλωρίου και άτομο

Το μόριο χλωρίου αποτελείται από δύο άτομα - Cl 2. Ακολουθούν ορισμένες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το άτομο και το μόριο του χλωρίου:

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Ποιος όγκος χλωρίου πρέπει να ληφθεί για να αντιδράσει με 10 λίτρα υδρογόνου; Τα αέρια βρίσκονται υπό τις ίδιες συνθήκες.
Διάλυμα	Ας γράψουμε την εξίσωση για την αντίδραση μεταξύ χλωρίου και υδρογόνου: Cl2 + H2 = 2HCl. Ας υπολογίσουμε την ποσότητα της ουσίας υδρογόνου που αντέδρασε: η (Η2) = V (Η2) / V m; η (Η2) = 10 / 22,4 = 0,45 mol. Σύμφωνα με την εξίσωση, n (H 2) = n (Cl 2) = 0,45 mol. Τότε, ο όγκος του χλωρίου που αντέδρασε με το υδρογόνο είναι ίσος με:

Τα περισσότερα στοιχεία που βρίσκονται στη φύση αποτελούνται από διάφορους τύπους ατόμων, που διαφέρουν ως προς τη σχετική ατομική μάζα.

Παράδειγμα. Το χλώριο εμφανίζεται στη φύση ως μείγμα δύο τύπων ατόμων, το ένα περιέχει 18 και το άλλο 20 νετρόνια στον πυρήνα.

Κάθε τύπος ατόμου, ανεξάρτητα από το αν ανήκει σε ένα συγκεκριμένο στοιχείο, περιγράφεται μοναδικά από τον αριθμό των νουκλεονίων (το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων). Επομένως, ο αριθμός των τύπων ατόμων υπερβαίνει τον αριθμό των στοιχείων.

Κάθε τύπος ατόμου (τύπος πυρήνα) ονομάζεται νουκλίδιο.

Το νουκλίδιο είναι ένας τύπος ατόμων και πυρήνων που αντιστοιχεί σε συγκεκριμένους αριθμούς πρωτονίων και νετρονίων.

Νουκλίδια που ανήκουν στο ίδιο στοιχείο και είναι μοναδικά αναγνωρίσιμα
Ο αριθμός των πρωτονίων, αλλά διαφέρει στον αριθμό των νετρονίων, ονομάζονται ισοτοπικά νουκλίδια ή απλά ισότοπα.

Ισότοπα ενός στοιχείου είναι τα νουκλίδια που έχουν ίσο πυρηνικό φορτίο (αριθμός πρωτονίων).

Τα ισότοπα ενός στοιχείου διαφέρουν μόνο ως προς τον αριθμό των νετρονίων και, επομένως, στον συνολικό αριθμό των νουκλεονίων.

Για παράδειγμα: Οι πυρήνες δύο φυσικών ισοτόπων χλωρίου περιέχουν 17 πρωτόνια, αλλά 18 και 20 νετρόνια, δηλαδή 35 και 37 νουκλεόνια, αντίστοιχα.

Λόγω του γεγονότος ότι είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα που καθορίζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο φλοιό ενός ατόμου και τις χημικές ιδιότητες του στοιχείου, προκύπτει ότι τα άτομα όλων των ισοτόπων του ίδιου στοιχείου έχουν το ίδιο ηλεκτρονικό δομή, και τα ίδια τα ισότοπα έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες, γι' αυτό και δεν μπορούν να διαχωριστούν με χημικές μεθόδους.

Υπάρχουν στοιχεία στη φύση που έχουν μόνο ένα ισότοπο. Τέτοια στοιχείαονομάζονται ισοτοπικά καθαρά. Στον σύγχρονο Περιοδικό Πίνακα υπάρχουν 21 ισοτοπικά καθαρά στοιχεία (παρατίθενται παρακάτω με αύξουσα σειρά): Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr , Tb, Ho, Tm, Au, Bi, Th.

Τα υπόλοιπα φυσικά στοιχεία είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων ισοτόπων, τα άτομα των οποίων διαφέρουν ως προς τον αριθμό των νουκλεονίων. Τέτοια στοιχεία ονομάζονται ισοτροπικά μικτά και αποτελούν την πλειοψηφία στον Περιοδικό Πίνακα. Οι τιμές των σχετικών ατομικών μαζών τέτοιων στοιχείων αντιστοιχούν στο φυσικό μείγμα των ισοτόπων και υπολογίζονται κατά μέσο όρο σε σχέση με την περιεκτικότητα των ισοτόπων, επομένως οι τιμές του Ag για πολλά στοιχεία αποκλίνουν πολύ από τις ακέραιες τιμές. Ακόμη και ο άνθρακας, ο οποίος λαμβάνεται ως σημείο αναφοράς για τις σχετικές ατομικές μάζες άλλων στοιχείων, είναι στοιχείο ανάμεικτο με ισότοπα (δύο ισότοπα με Α, = 12 και Α, = 13), και το μέτρο για τον προσδιορισμό της σχετικής ατομικής μάζας είναι ένα από τα φυσικά ισότοπα του άνθρακα, δηλαδή ο άνθρακας –12. Το στοιχείο κασσίτερος έχει τον μεγαλύτερο αριθμό ισοτόπων (δέκα).

Για τα νουκλίδια, οι ακριβείς τιμές των σχετικών ατομικών μαζών είναι πάντα κοντά στο ακέραιες τιμέςΕπομένως, οι μάζες των νουκλεϊδίων μπορούν να συγκριθούν χρησιμοποιώντας αυτές τις τιμές του A r, που ονομάζονται μαζικοί αριθμοί.

Ο μαζικός αριθμός ενός νουκλειδίου είναι ίσος με τον αριθμό των νουκλεονίων που περιέχει (το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων).

Για τον προσδιορισμό ενός συγκεκριμένου νουκλεϊδίου, χρησιμοποιούνται ειδικά σύμβολα Στα αριστερά του συμβόλου ενός χημικού στοιχείου, ο αριθμός μάζας υποδεικνύεται από τον εκθέτη και το φορτίο του πυρήνα υποδεικνύεται από τον χαμηλότερο δείκτη. Για παράδειγμα: 6 12 C, 17 35 Cl, κ.λπ.

Και, επομένως, διαφορετική ατομική μάζα.

Τα ισότοπα συμβολίζονται με τα ίδια σύμβολα με ένα χημικό στοιχείο, προσθέτοντας έναν αριθμό μάζας επάνω αριστερά στο σύμβολο, για παράδειγμα, τα ισότοπα του χλωρίου δηλώνουν: 35 ClΚαι 37 Cl,ή ο μαζικός αριθμός ακολουθεί το όνομα ή το σύμβολο του στοιχείου, για παράδειγμα: ουράνιο-233 ή Pu-239.

Τα ισότοπα ενός δεδομένου χημικού στοιχείου έχουν το ίδιο φορτίο στον ατομικό πυρήνα, δηλαδή τον ίδιο ατομικό αριθμό, και καταλαμβάνουν την ίδια θέση στον περιοδικό πίνακα, έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον ατομικό πυρήνα, αλλά διαφέρουν μεταξύ τους σε τον αριθμό των νετρονίων. Έτσι, μέσα ατομικό πυρήναΤο ισότοπο χλωρίου 35 Cl περιέχει 17 πρωτόνια, αφού ο σειριακός αριθμός του χλωρίου είναι 17 και 18 νετρόνια (35-17 = 18), και ο πυρήνας του ισοτόπου χλωρίου 37 Cl περιέχει 17 πρωτόνια και 20 νετρόνια (37-17 = 20 ).

Ορισμένα χημικά στοιχεία έχουν μικρό αριθμό σταθερών ισοτόπων. Έτσι, τρία σταθερά ισότοπα είναι γνωστά για το οξυγόνο: 16 Ο (ο πυρήνας αποτελείται από 8 πρωτόνια και 8 νετρόνια), 17 Ο (ο πυρήνας αποτελείται από 8 πρωτόνια και 9 νετρόνια) και 18 Β (ο πυρήνας αποτελείται από 8 πρωτόνια και 10 νετρόνια ). Τρία ισότοπα είναι επίσης γνωστά για το υδρογόνο: 1 Η (ο πυρήνας αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο), 2 Η (ο πυρήνας αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο), 3 Η (ο πυρήνας αποτελείται από ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια). Ορισμένα χημικά στοιχεία αποτελούνται από έναν αρκετά μεγάλο αριθμό ισοτόπων. Για παράδειγμα, το xenon έχει 9 ισότοπα, ο κασσίτερος έχει 10 κ.λπ.

Η συντριπτική πλειονότητα των ισοτόπων δεν έχει ειδικά ονόματα, αλλά τα ισότοπα ορισμένων στοιχείων, ιδιαίτερα των ισοτόπων υδρογόνου, έχουν ειδικά ονόματα και ακόμη και ειδικά σύμβολα. Έτσι, το ισότοπο του υδρογόνου 1 Η ονομάζεται πρωτίου, το ισότοπο 2 Η είναι δευτέριο και ορίζεται με το σύμβολο ρεκαι το ισότοπο 3 Η είναι τρίτιο (σύμβολο Τ).Ορισμένα ισότοπα είναι αρκετά κοινά στη φύση, όπως το ισότοπο οξυγόνου 16 Ο και το ισότοπο υδρογόνου 1 Η, ενώ άλλα ισότοπα εμφανίζονται σε πολύ μικρές ποσότητες, όπως τα ισότοπα οξυγόνου 17 Ο και 18 Ο και τα ισότοπα υδρογόνου 2 Η και 3 Η .

Όσον αφορά τις χημικές ιδιότητες, όλα τα ισότοπα ενός μεμονωμένου στοιχείου είναι πολύ παρόμοια, επομένως δεν υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ τους χημικές αντιδράσειςδεν παρατηρείται. Εξαίρεση αποτελούν τα ισότοπα υδρογόνου, τα οποία διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους ως προς τις ιδιότητές τους.

Ο χρόνος ημιζωής των ασταθών ισοτόπων μπορεί να είναι πολύ διαφορετικός, από 1? 10 -24 σε τιμές που υπερβαίνουν την ηλικία του Σύμπαντος. Στην τελευταία περίπτωση, η ασθενής ραδιενέργεια μπορεί να ανιχνευθεί με ακριβείς μετρήσεις, αλλά το ισότοπο μπορεί να θεωρηθεί πρακτικά σταθερό.

Οι ποικιλίες ατόμων του ίδιου στοιχείου, που έχουν το ίδιο πυρηνικό φορτίο, αλλά διαφορετικές μάζες, ονομάζονται ισότοπα (από τις λέξεις "isos" - το ίδιο, "topos" - τόπος).

Πληροφορίες για τα ισότοπα μας επιτρέπουν να δώσουμε ακριβής ορισμόςέννοια του «χημικού στοιχείου». Ένα χημικό στοιχείο είναι ένας τύπος ατόμου με το ίδιο πυρηνικό φορτίο. Το ισότοπο είναι ένας τύπος ατόμου με το ίδιο πυρηνικό φορτίο και την ίδια μάζα.

Μάθαμε ότι τα άτομα είναι διαιρούμενα και όχι αιώνια. Απομένει να εξεταστεί το ερώτημα: είναι πραγματικά τα άτομα του ίδιου στοιχείου πανομοιότυπα μεταξύ τους από όλες τις απόψεις, ειδικότερα, έχουν πράγματι την ίδια μάζα;

Δεδομένου ότι η συνολική μάζα των ηλεκτρονίων που αποτελούν ένα άτομο είναι ασήμαντη σε σύγκριση με τη μάζα του πυρήνα του, τα ατομικά βάρη των στοιχείων πρέπει να είναι πολλαπλάσια της μάζας ενός πρωτονίου ή νετρονίου, δηλαδή πολλαπλάσια της μονάδας. Με άλλα λόγια, τα ατομικά βάρη όλων των στοιχείων πρέπει να εκφράζονται σε ακέραιους αριθμούς (ακριβέστερα, κοντά σε ακέραιους). Σε ορισμένα στοιχεία αυτό το συμπέρασμα είναι δικαιολογημένο. Υπάρχουν όμως πολλά στοιχεία των οποίων τα ατομικά βάρη εκφράζονται σε κλασματικούς αριθμούς. Για παράδειγμα, το ατομικό βάρος του χλωρίου είναι 35,45. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει ούτε ένα άτομο χλωρίου στη φύση που να έχει τέτοια μάζα. Το στοιχείο χλώριο είναι ένα μείγμα δύο τύπων ατόμων: ορισμένα άτομα χλωρίου έχουν ατομική μάζα 35 και άλλα 37. Η ατομική μάζα του χλωρίου, 35,45, που βρέθηκε με χημικές μεθόδους είναι μόνο το μέσο βάρος των ατόμων του. Υπάρχουν περισσότερα ελαφρύτερα άτομα στο χλώριο από τα βαρύτερα άτομα. Γι' αυτό μέσο βάροςΤα άτομα χλωρίου 35,45 είναι πιο κοντά στο ατομικό βάρος της ελαφριάς ποικιλίας - άτομα χλωρίου.

Όπως το χλώριο, τα περισσότερα χημικά στοιχεία είναι μείγματα ατόμων που διαφέρουν σε ατομικό βάρος αλλά έχουν το ίδιο πυρηνικό φορτίο.

Το χημικό σύμβολο για το χλώριο, Cl, αναφέρεται σε ένα φυσικό μείγμα και των δύο ισοτόπων του χλωρίου. Όταν πρέπει να μιλήσουμε για κάθε ισότοπο ξεχωριστά, η αριθμητική τιμή της μάζας του εν λόγω ατόμου ισοτόπου αποδίδεται στο πρόσημο του χλωρίου, 35 Cl, 37 Cl.

Όπως το χλώριο, τα περισσότερα χημικά στοιχεία είναι μείγματα ισοτόπων. Οι ισοτοπικοί πυρήνες κάθε στοιχείου περιέχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Έτσι, οι πυρήνες των ισοτόπων 35 Cl και 37 Cl περιέχουν ο καθένας 17 πρωτόνια (ο σειριακός αριθμός του χλωρίου είναι 17) και διαφορετικό αριθμό νετρονίων: οι πυρήνες 35 Cl περιέχουν 18 νετρόνια και οι πυρήνες 37 Cl - 20 νετρόνια.

Η ατομική μάζα ενός στοιχείου είναι μικρότερη, τόσο περισσότερα ισότοπα φωτός περιέχει το στοιχείο. Εάν η σύνθεση ενός στοιχείου με μικρότερο ατομικό αριθμό αποτελείται κυρίως από άτομα των βαρέων ισοτόπων του και η σύνθεση του στοιχείου που ακολουθεί περιέχει άτομα των ελαφρύτερων ισοτόπων του, τότε αποδεικνύεται ότι η μέση μάζα ενός ατόμου ενός στοιχείου με ένας υψηλότερος ατομικός αριθμός δεν θα είναι μεγαλύτερος, αλλά μικρότερος από το μέσο βάρος του στοιχείου ατόμου με χαμηλότερο σειριακό αριθμό. Αυτό παρατηρείται, για παράδειγμα, στο αργό Ar και το κάλιο Κ.

Εξαιρετική ομοιότητα χημικές ιδιότητεςΤα ισότοπα του ίδιου στοιχείου, παρά τις διαφορετικές μάζες των ατόμων τους, επιβεβαιώνουν το συμπέρασμα που έγινε προηγουμένως: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων δεν εξαρτώνται τόσο από το ατομικό βάρος όσο από το φορτίο του ατομικού πυρήνα.