Атомный номер - важная характеристика химических элементов
Атомный номер - уникальный идентификатор каждого химического элемента. Он определяет свойства элемента, его положение в периодической системе и строение атома. Почему же знание атомных номеров так важно для понимания основ химии и практического применения элементов? Давайте разберемся!
Что такое атомный номер и откуда он берется
Атомный номер показывает количество протонов в ядре атома химического элемента. У водорода в ядре 1 протон, поэтому его атомный номер равен 1. У углерода в ядре 6 протонов - соответственно атомный номер углерода - 6.
Заря́довое число́ атомного ядра (синонимы: атомный номер, атомное число, порядковый номер химического элемента) — количество протонов в атомном ядре.
Кроме протонов, в ядре атома содержатся нейтроны - частицы, не имеющие электрического заряда. Но именно количество протонов, то есть атомный номер, определяет химические свойства элемента.
Почему атомный номер влияет на свойства элемента
Все дело в электронной структуре атомов. Электроны распределяются по электронным слоям и орбиталям в зависимости от заряда ядра, то есть атомного номера. А распределение электронов определяет возможности атома вступать в химические реакции.
- У водорода с атомным номером 1 только один электрон, который легко отдается или присоединяется при образовании молекул.
- Натрий с атомным номером 11 имеет 11 электронов, 1 из которых на внешнем слое легко отдается. Поэтому натрий - сильный восстановитель.
Таким образом, зная атомный номер, мы можем теоретически предсказать химические свойства элемента еще до его практического изучения.
Краткая история открытия и уточнения понятия атомного номера
Сам термин "атомный номер" был впервые предложен в 1911 году Эрнестом Резерфордом после открытия им планетарной модели атома. Резерфорд выдвинул гипотезу, что положительный заряд атомного ядра, выраженный в единицах элементарного заряда, численно равен приблизительно половине атомного веса элемента.
В 1913 году Генри Мозли на основе своих знаменитых опытов показал прямую связь между зарядом ядра и порядковым номером элемента в периодической системе. Это открытие вошло в историю как закон Мозли.
| Год | Событие |
| 1911 | Гипотеза Резерфорда о связи заряда ядра и атомного веса |
| 1913 | Открытие закона Мозли о связи заряда ядра и порядкового номера элемента |
После открытия нейтрона в 1932 году стало окончательно понятно, что именно атомный номер Z как количество протонов в ядре определяет свойства и положение элемента в периодической системе.
Значение атомного номера для классификации и идентификации элементов
Как уже говорилось, атомный номер однозначно определяет принадлежность элемента к той или иной группе в периодической системе. Элементы в периодической системе расположены именно в порядке возрастания атомных номеров слева направо.
Ядра с одинаковым зарядовым числом, но различным массовым числом A являются различными изотопами одного и того же химического элемента, поскольку именно заряд ядра определяет структуру электронной оболочки атома и, следовательно, его химические свойства.
Это объясняет, почему разные изотопы, имея разную массу ядра, относятся к одному химическому элементу - у них одинаков атомный номер, то есть количество протонов и электронов.
Благодаря строгой зависимости между атомным номером и свойствами элемента ученые смогли не только классифицировать уже открытые элементы, но и спрогнозировать существование еще не открытых. Анализируя "дыры" в периодической системе и зная предполагаемые атомные номера недостающих элементов, химики выявили необходимость поиска таких элементов, как технеций (Z=43), прометий (Z=61) и др. Все эти элементы в последствии были обнаружены.
Атомный номер в названиях химических элементов
Современная номенклатура элементов также основана на использовании атомных номеров:
- Название s-элементов образуется от латинского названия атомного номера (Fe - ferrum, 26 железо);
- У d-элементов используется добавление к корню названия "-ий" и окончание "-ий" (Cu - cuprum, 29 медь; "купрум" + ий = купрумий);
- У р-элементов добавляется окончание "-ий" к корню названия (Au - aurum, 79 золото; "аурум" + ий = аурумий).
Таким образом, зная латинское название элемента и его атомный номер, мы можем образовать систематическое название согласно принятым правилам ИЮПАК.