ATOMOVÉ ČÍSLO: REPREZENTACE, KONFIGURACE ELEKTRONŮ, PŘÍKLAD - FYZICKÝ - 2025

Atomové číslo chemického prvku udává počet protonů obsažených v atomovém jádru tohoto prvku. V případě, že se jednalo o neutrální atom, pak se atomové číslo bude shodovat s počtem elektronů uvedeného prvku.

Jak je známo, atomové jádro se skládá z protonů a neutronů. Protony jsou kladně nabité a jejich hodnota se kryje s absolutní hodnotou záporného náboje elektronu, což je 1,6 x 10 ^-19 coulomb v jednotkách mezinárodního systému.

Obrázek 1. Schéma atomu helia (He). Počet protonů je atomové číslo. Počet neutronů plus počet protonů je hmotnostní číslo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Protože jsou to částice atomového jádra, protony a neutrony jsou známé jako nukleony. Právě tyto částice prakticky určují hmotnost atomu, protože nukleony jsou asi dva tisíckrát hmotnější než elektrony atomu. Z tohoto důvodu se počet nukleonů v atomu nazývá hmotnostní číslo.

Atomové číslo je však to, co určuje chemickou afinitu atomových prvků, protože v neutrálních atomech se toto číslo shoduje s počtem elektronů.

Reprezentace atomového čísla

V periodické tabulce je symbol X chemického prvku doprovázen na spodní levé straně číslem Z, které představuje atomové číslo uvedeného prvku, zatímco v levé horní části chemického symbolu prvku je uvedeno hmotnostní číslo NA.

Následující obrázek ukazuje tento zápis:

Obrázek 2. Atomové číslo Z chemického prvku X a hmotnostní číslo A chemického prvku X podle konvence používané v periodické tabulce. Zdroj: Wikimedia Commons.

A pak tabulka 1 ukazuje některé příklady chemických prvků s jejich příslušnou notací a atomovými a hmotnostními čísly:

stůl 1

Živel	Zápis	Atomové číslo Z	Hmotnostní číslo A
Vodík	1 1 H	jeden	jeden
Uhlík	12 6 C	6	12
Kyslík	16 8 O	8	16
Uran	238 92 U	92	238

Atomové číslo a pořadí prvků v periodické tabulce

Periodická tabulka chemických prvků umožňuje sekvenční uspořádání a ve vzestupném pořadí prvků podle hodnoty jejich atomového čísla.

Je známo alespoň 118 z nich, počínaje vodíkem až po dosažení prvku 118, který je oganeson - dříve nazývaný ununoctium -, jehož chemický symbol je Og a jeho hmotnostní číslo je 294.

Prvních 10 chemických prvků se vzrůstajícím počtem atomových čísel je mnohem známější. Například máme nejznámější:

1. Vodík, H
2. Helium, On
3. Lithium, Li
4. Beryllium, Be
5. Boron, B
6. Carbon, C
7. Dusík, N
8. Kyslík, O
9. Fluor, F
10. Neon, Ne

Obrázek 3. Zjednodušená periodická tabulka znázorňující symboly chemických prvků a jejich atomové číslo. Zdroj: Pixabay.

Elektronická konfigurace

Atomové číslo označuje počet protonů v atomovém jádru chemického prvku a každý proton má, jak jsme již řekli, elementární kladný náboj 1 602 x ^10-19 ° C.

Pokud je atom neutrální, musí se počet atomů s elementárním záporným nábojem -1,602 x 10 ^-19 ° C rovnat atomovému číslu. Takže, znát numerickou polohu chemického prvku v periodické tabulce, je také znám počet elektronů.

V atomu tyto elektrony zabírají oblasti zvané orbitaly, které závisí na energii a úhlové hybnosti elektronu. Na druhé straně je kvantována jak energie, tak i úhlová hybnost elektronů v atomu. To znamená, že mohou mít pouze některé diskrétní hodnoty.

Nyní jsou orbitaly naplněny elektrony z nižší na vyšší energii podle určitých pravidel, která určují elektronickou konfiguraci.

Tímto způsobem počet elektronů v nejvzdálenějších orbitalech nebo hladinách atomu vytvoří vazby, které může tvořit s jinými atomy za vzniku molekul. Toto číslo závisí na konfiguraci elektronů a atomovém čísle.

Kvantová čísla

Energie elektronu v atomu je určena jeho hlavním kvantovým číslem n, které může nabývat celých hodnot 1, 2, 3…

Úhlová hybnost elektronu v atomu je určena sekundárním kvantovým číslem l (písmeno ele) a jeho hodnoty závisí na n.

Například pro n = 2 sekundární kvantové číslo bere hodnoty od 0 do n-1, to je: 0 a 1. Podobně pro n = 1, což je nejnižší energetická úroveň, sekundární kvantové číslo l bere pouze hodnotu 0.

Sekundární kvantová čísla 0, 1, 2, 3 jsou střídavě označována písmeny s, p, d a f. Orbitaly jsou sférické a orbitaly jsou lobulovány.

Existují další dvě kvantová čísla:

• Magnetické kvantové číslo ml, které bere hodnoty od -l do + l přes nulu.
• Kvantové kvantové číslo s, které bere pouze hodnoty + ½ a -½ a je charakteristikou elektronu.

Nakonec existuje Pauliho vylučovací princip, který uvádí, že dva elektrony nemohou mít všechna čtyři identická kvantová čísla. V důsledku tohoto principu může mít orbitál nejvýše dva elektrony s opačnou rotací.

Schéma elektronové konfigurace

Schéma elektronové konfigurace se používá k poznání pořadí plnění elektronů od orbitálů s nejnižší energií k těm s nejvyšší energií, jakmile je známo atomové číslo chemického prvku. Obrázek 4 ukazuje tento diagram:

Obrázek 4. Elektronická konfigurace. Zdroj: Wikimedia Commons.

Myšlenka nastíněná je následující: první číslo označuje hlavní kvantové číslo, potom písmeno označuje sekundární kvantové číslo a nakonec horní index označuje maximální počet elektronů možný v tomto orbitálu.

Příklad

Elektronická konfigurace uhlíku a křemíku

Jak je uvedeno výše, uhlík má atomové číslo 6, což znamená, že má 6 elektronů, které jsou distribuovány následovně: 1s2 2s2 2p2. Křemík má atomové číslo 14 a jeho elektrony jsou distribuovány tímto způsobem: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Oba prvky jsou ve stejném sloupci periodické tabulky, protože i když mají různá atomová čísla, mají stejnou vnější konfiguraci v nejvzdálenějším orbitálu.

Reference

1. Connor, N. Co je Nucleon - struktura atomového jádra - definice. Obnoveno z: periodic-table.org.
2. Summit národů. Atomové číslo: co to je, jak je zastoupeno. Obnoveno z: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Co je to chemická periodicita? Obnoveno z: lifeder.com
4. Wikipedia. Elektronická konfigurace. Obnoveno z: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Protonové číslo. Obnoveno z: es.wikipedia.com