Изотопи

В други видеа сме разглеждали че видът на един химичен елемент се определя от броя протони в атомното ядро. Например, всеки атом с точно един протон в ядрото си по определение е водород. Всеки атом с шест протона в ядрото си по определение е въглерод. Всеки атом със 17 протона в ядрото си по определение е хлор. И тези числа, които ограждам в периодичната таблица на елементите, са така наречените атомни номера, но реално това е просто броят протони в ядрото на един атом от този елемент. Това определя вида на елемента. В това видео ще разровим малко по-надълбоко и ще видим, че може да съществуват различни версии на един и същи елемент, и тези версии, на езика на химията, се наричат химични изотопи. Как може да имаш различни версии от един и същи елемент, ако броят протони определя вида на дадения елемент? Различните изотопи се получават въз основа на броя неутрони в ядрото. Съществуват, например, два стабилни изотопа на хлора. Има една версия на хлора, позната като хлор-35. Нека го запиша тук, хлор-35. Понякога се записва така. Всъщност, често се записва така, хлор-35 (показва на екрана) и този начин за записване на изотопи, който виждаш тук, където имаме 35 горе вляво – това 35 е сборът на протоните и неутроните на тази версия, на този изотоп. Това число 35 е масовото число на този изотоп на хлора. Той има общо 35 протона и неутрона. Колко неутрона има тази версия на хлора? Ще има 17 протона. 17 протона, което знаем, защото това е химичният елемент хлор. Колко неутрона ще има? 35 минус 17 дава 18 неутрона. Има и друг изотоп на хлора, който е стабилен, и това е хлор-37. Колко протона ще има той? Това е заблуждаващ въпрос. По определение, това е хлор, значи ще има 17 протона. Това ще има 17 протона, но колко неутрона ще има? Протоните плюс неутроните са 37, така че 17 + 20 ще е 37. Така че ще има 20 неутрона. И това се записва като хлор-37. Можеш да видиш, че това са две различни версии на хлора – един и същи брой протони, което ги прави хлор, но различен брой неутрони. Можеш да си представиш, че тези версии ще имат различни атомни маси, но тук, в периодичната система на елементите, е дадена само една средна атомна маса. Ключовият момент е, че това е СРЕДНА атомна маса. Тя е претеглената средна стойност на масите на изотопите на хлора, стабилните видове хлор, които се срещат. Например, в природата 75,77% от хлора е хлор-35, а оставащите 24,23% от хлора са хлор-37. Когато изчисляват средната атомна маса, химиците взимат, или ти взимаш, ако го изчисляваш – това ще е 75,77% по атомната маса на хлор-35 плюс – и сега процентният дял е 24,23% по атомната маса на хлор-37. Като изчислиш това, ще получиш това число тук, 35,45 унифицирани единици атомна маса. Как се изчислява атомната маса на хлор-35? Може да ти се иска да кажеш, че тя е 35 унифицирани единици атомна маса и ще си близо, понеже масата на един протон е близо до една универсална единица атомна маса, а масата на един неутрон също е близо до една универсална единица атомна маса, докато електроните имат много, много, много по-малка маса. Можеш почти да я приемеш за пренебрежимо малка, когато изчисляваш атомната маса. И ще получиш атомна маса близо до 35. Но се оказва малко по-различна, понеже не само масите на всеки отделен протон и неутрон са малко повече от една унифицирана единица атомна маса, но когато сложиш всички тези протони и електрони заедно в ядрото, тяхната обща маса всъщност е малко по-малко от сумата на отделните им маси, ако просто ги събереш, и това е познато като масов дефект. За да намериш атомната маса на хлор-35, можеш да погледнеш в много различни таблици и ще видиш, че тя е малко под 35 унифицирани единици атомна маса.