Massenzahl. Nuklide. Isotope. Massenzahl Chlorisotopensymbole

Sorten von Atomen desselben Elements mit derselben Kernladung, aber unterschiedlichen Massen werden Isotope genannt (von den Wörtern "isos" - derselbe, "topos" - Ort).

Informationen über Isotope ermöglichen es uns, den Begriff "chemisches Element" genau zu definieren. Ein Element ist eine Atomsorte mit gleicher Kernladung. Ein Isotop ist eine Atomsorte mit gleicher Kernladung und gleicher Masse.

Wir haben gelernt, dass Atome teilbar und nicht ewig sind. Bleibt noch die Frage zu stellen: Sind die Atome desselben Elements untereinander wirklich in jeder Hinsicht gleich, insbesondere haben sie wirklich die gleiche Masse?

Da die Gesamtmasse der Elektronen, aus denen ein Atom besteht, im Vergleich zur Masse seines Kerns unbedeutend ist, müssen die Atomgewichte der Elemente Vielfache der Masse des Protons oder Neutrons sein, also Vielfache von Eins. Mit anderen Worten, die Atomgewichte aller Elemente müssen als ganze Zahlen ausgedrückt werden (genauer gesagt, in der Nähe von ganzen Zahlen). In Bezug auf einige Elemente ist diese Schlussfolgerung gerechtfertigt. Aber es gibt viele Elemente, deren Atomgewichte als Bruchzahlen ausgedrückt werden. Beispielsweise beträgt das Atomgewicht von Chlor 35,45. Tatsächlich gibt es in der Natur kein einziges Chloratom, das eine solche Masse hätte. Das Element Chlor ist eine Mischung aus zwei Arten von Atomen: Einige Chloratome haben eine Atommasse von 35, andere 37. Die durch chemische Methoden gefundene Atommasse von Chlor 35,45 ist nur das durchschnittliche Gewicht seiner Atome. Es gibt mehr leichtere Atome im Chlor als schwerere; Daher liegt die durchschnittliche Masse von 35,45 Chloratomen näher am Atomgewicht der leichteren Art, der Chloratome.

Wie Chlor sind die meisten chemischen Elemente Mischungen von Atomen, die sich im Atomgewicht unterscheiden, aber die gleiche Kernladung haben.

Das chemische Symbol für Chlor, Cl, ist eine natürliche Mischung aus beiden Chlorisotopen. Wenn es darum geht, von jedem Isotop getrennt zu sprechen, wird dem Zeichen von Chlor der Zahlenwert der Masse des Isotopenatoms zugeordnet, das ist 35 Cl, 37 Cl.

Wie Chlor sind die meisten chemischen Elemente Isotopengemische. Die Kerne der Isotope jedes Elements enthalten die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen. So enthalten die Kerne der Isotope 35 Cl und 37 Cl jeweils 17 Protonen (die Seriennummer von Chlor ist 17) und eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen: Die 35 Cl-Kerne enthalten 18 Neutronen und die 37 Cl-Kerne enthalten 20 Neutronen.

Die Atommasse eines Elements ist umso kleiner, je mehr leichte Isotope es in der Zusammensetzung des Elements enthält. Wenn die Zusammensetzung eines Elements mit einer niedrigeren Seriennummer hauptsächlich Atome seiner schweren Isotope enthält und die Zusammensetzung des nächsten Elements Atome seiner leichteren Isotope enthält, stellt sich heraus, dass die durchschnittliche Masse eines Atoms eines Elements mit einer höheren Seriennummer wird nicht mehr, aber weniger als das durchschnittliche Gewicht eines Atoms des Elements mit der niedrigeren Nummer sein. Dies wird beispielsweise für Argon Ar und Kalium K beobachtet.

Die extreme Ähnlichkeit der chemischen Eigenschaften von Isotopen desselben Elements trotz der unterschiedlichen Massen ihrer Atome bestätigt die bereits früher getroffene Schlussfolgerung: Die Eigenschaften chemischer Elemente hängen weniger vom Atomgewicht als von der Ladung des Atomkerns ab.

Und damit eine andere Atommasse.

Isotope werden mit den gleichen Symbolen wie das chemische Element bezeichnet, wobei eine Massenzahl oben links vom Symbol hinzugefügt wird, z. B. werden Isotope von Chlor bezeichnet: 35Cl und 37Cl, oder die Massenzahl folgt auf den Namen oder das Symbol des Elements, z. B. Uran-233 oder Pu-239.

Isotope eines bestimmten chemischen Elements haben die gleiche Kernladung, dh eine Seriennummer, und besetzen den gleichen Platz im Periodensystem, haben die gleiche Anzahl von Protonen im Atomkern, unterscheiden sich jedoch in der Anzahl der Neutronen . Somit enthält der Atomkern des Chlorisotops 35 Cl 17 Protonen, da die Seriennummer von Chlor 17 und 18 Neutronen (35-17 \u003d 18) beträgt, und im Kern des Chlorisotops 37 Cl - 17 Protonen und 20 Neutronen (37-17 \u003d 20) .

Etwas chemische Elemente haben eine kleine Anzahl stabiler Isotope. Für Sauerstoff sind also drei stabile Isotope bekannt: 16 O (der Kern besteht aus 8 Protonen und 8 Neutronen), 17 O (der Kern besteht aus 8 Protonen und 9 Neutronen) und 18 B (der Kern besteht aus 8 Protonen und 10 Neutronen). ). Auch für Wasserstoff sind drei Isotope bekannt: 1 H (der Kern besteht nur aus einem Proton), 2 H (der Kern besteht aus einem Proton und einem Neutron), 3 H (der Kern besteht aus einem Proton und zwei Neutronen). Einige chemische Elemente bestehen aus einer ziemlich großen Anzahl von Isotopen. Zum Beispiel hat Xenon 9 Isotope, Zinn hat 10 usw.

Die überwiegende Mehrheit der Isotope hat keine besonderen Namen, aber Isotope einiger Elemente, insbesondere Wasserstoffisotope, haben besondere Namen und sogar besondere Symbole. Das Wasserstoffisotop 1 H heißt also Protium, das Isotop 2 H ist Deuterium und wird mit dem Symbol bezeichnet D und das 3 H-Isotop ist Tritium (Symbol T). Einige Isotope kommen in der Natur recht häufig vor, wie das Sauerstoffisotop 16 O und das Wasserstoffisotop 1 H, während andere Isotope in sehr geringen Mengen vorkommen, wie die Sauerstoffisotope 17 O und 18 O und die Wasserstoffisotope 2 H und 3 H.

Durch chemische Eigenschaften Alle Isotope eines einzelnen Elements sind sehr ähnlich, daher gibt es einen signifikanten Unterschied zwischen ihnen chemische Reaktionen nicht sichtbar. Die Ausnahme bilden Wasserstoffisotope, die sich in ihren Eigenschaften deutlich voneinander unterscheiden.

Die Halbwertszeit instabiler Isotope kann sehr unterschiedlich sein, von 1? 10 -24 auf Werte, die das Alter des Universums überschreiten. Im letzteren Fall kann eine schwache Radioaktivität durch genaue Messungen nachgewiesen werden, aber das Isotop kann als praktisch stabil betrachtet werden.

DEFINITION

Chlor- das siebzehnte Element des Periodensystems. Bezeichnung - Cl aus dem lateinischen "chlorum". Befindet sich in der dritten Periode, VIIA-Gruppe. Bezieht sich auf Nichtmetalle. Die Kernladung beträgt 17.

Die wichtigste natürliche Chlorverbindung ist Natriumchlorid (Kochsalz) NaCl. Die Hauptmasse von Natriumchlorid befindet sich im Wasser der Meere und Ozeane. Auch das Wasser vieler Seen enthält erhebliche Mengen an NaCl. Es kommt auch in fester Form vor und bildet sich stellenweise in Erdkruste mächtige Schichten des sogenannten Steinsalzes. Auch andere Chlorverbindungen kommen in der Natur häufig vor, beispielsweise Kaliumchlorid in Form der Minerale Carnallit KCl x MgCl 2 x 6H 2 O und Sylvit KCl.

Chlor ist unter Normalbedingungen ein gelbgrünes Gas (Abb. 1), das sehr gut wasserlöslich ist. Beim Abkühlen werden aus wässrigen Lösungen kristalline Hydrate freigesetzt, die Clarate der ungefähren Zusammensetzung Cl 2 × 6H 2 O und Cl 2 × 8H 2 O sind.

Reis. 1. Chlor in flüssigem Zustand. Aussehen.

Atom- und Molekulargewicht von Chlor

Die relative Atommasse eines Elements ist das Verhältnis der Masse eines Atoms eines bestimmten Elements zu 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms. Die relative Atommasse ist dimensionslos und wird mit A r bezeichnet (der Index „r“ ist der Anfangsbuchstabe englisches Wort relativ, was übersetzt "relativ" bedeutet). Die relative Atommasse von atomarem Chlor beträgt 35,457 amu.

Die Massen von Molekülen werden genau wie die Massen von Atomen in atomaren Masseneinheiten ausgedrückt. Das Molekulargewicht einer Substanz ist die Masse eines Moleküls, ausgedrückt in atomaren Masseneinheiten. Das relative Molekulargewicht einer Substanz ist das Verhältnis der Masse eines Moleküls einer bestimmten Substanz zu 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms, dessen Masse 12 amu beträgt. Es ist bekannt, dass das Chlormolekül zweiatomig ist – Cl 2 . Das relative Molekulargewicht eines Chlormoleküls ist gleich:

M r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.

Isotope von Chlor

Es ist bekannt, dass Chlor in der Natur in Form von zwei stabilen Isotopen 35 Cl (75,78 %) und 37 Cl (24,22 %) vorliegen kann. Ihre Massenzahlen sind 35 bzw. 37. Der Kern des Atoms des Chlorisotops 35 Cl enthält siebzehn Protonen und achtzehn Neutronen, und das Isotop 37 Cl enthält die gleiche Anzahl von Protonen und zwanzig Neutronen.

Es gibt künstliche Chlorisotope mit Massenzahlen von 35 bis 43, von denen das stabilste 36 Cl mit einer Halbwertszeit von 301.000 Jahren ist.

Chlorionen

Auf der äußeren Energieebene des Chloratoms gibt es sieben Valenzelektronen:

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

Durch chemische Wechselwirkung kann Chlor seine Valenzelektronen verlieren, d.h. ihr Donor sein und sich in positiv geladene Ionen verwandeln oder Elektronen von einem anderen Atom aufnehmen, d.h. ihr Akzeptor sein und sich in negativ geladene Ionen verwandeln:

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–.

Molekül und Atom von Chlor

Das Chlormolekül besteht aus zwei Atomen - Cl 2 . Hier sind einige Eigenschaften, die das Atom und Molekül von Chlor charakterisieren:

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

Übung

Welches Volumen Chlor soll man nehmen, um mit 10 Liter Wasserstoff zu reagieren? Die Gase befinden sich unter den gleichen Bedingungen.

Lösung

Schreiben wir die Reaktionsgleichung für die Wechselwirkung von Chlor mit Wasserstoff auf: Cl 2 + H 2 \u003d 2 HCl. Berechnen Sie die Menge an Wasserstoff, die reagiert hat: n (H 2) = V (H 2) / V m ; n (H 2) \u003d 10 / 22,4 \u003d 0,45 mol. Gemäß der Gleichung ist n (H 2) \u003d n (Cl 2) \u003d 0,45 mol. Dann ist das Chlorvolumen, das in die Wechselwirkungsreaktion mit Wasserstoff eingetreten ist: