Relativní atomová hmotnost a hustota prvků
Jak to, že lehký plyn Xenon má větší relativní atomovou hmotnost, než těžký kov cín?
Odpovědi
Diskuze
A ještě dotaz k tomu slovu relativní. Jak koukám na periodickou tabulku, tak to je asi vztaženo k vodíku, ale proč nemá vodík 1, ale 1,0079?
Přibližně v polovině minulého století se vzala za základ 1/12 hmotnosti atomu uhlíku, speciálně jeho izotopu C(12) - izotopu s 6 protony a 6 neutrony. Přiznám se, že bych musel pracně hledat důvody, které k tomu vedly, takže to budeme brát jako fakt.
Připomeneme si, že prvek je určen počty protonů a jádře atomu a tím i počtu a uspořádání elektronů v obalu jádra. Ale hmotnost a tedy u relativní atomová hmotnostje určena především součtem hmotností protonů a neutronů v jádře. Existují atomy, které mají stejný počet protonů a patří tedy stejnému prvku, ale mají různý počet neutronů a liší se tedy hmotností. Je to celkem běžné, vyjímečným případem je opak - kdy atomy prvku mají vždycky stejný počet protonů i neutronů. Atomy, lišící se jen počtem neutronů nazýváme izotopy (izos topos - stené místo v PSP). Většina přírodních prvků je směsí několika izotopů a relativní atomová hmotnost prvku je váženým průměrem jejich relativních atomnových hmotností. Je tady ještě další důvod. Podle toho, co jsme si řekli, by měl být součet hmotností protonu a netronu rovný 1/6 relativní atomové hmotnosti C(12). Pokud si ale najdeš v tabulkách příslušné hmotnosti, zjistíš, že součet hmotností protonu a neutronu je o něco větší - atom C(12) je o něco lehčí, než odpovídá součtu hmotností protonů a neutronů v jeho jádře. Tento "hmotnostní deficit" se uvolní jako vazebná energie jádra - volný proton a neutron mají větší hmotnost (a tedy i větší energii), než proton nebo neutron, vázaný v jádře atomu. Využívá toho termonukeární fůze, buhužel zatí jen ve funkci vodíkové pumy. K mírovým účelům to zatím umí jen matka příroda ve slunci a ostatních hvězdách.
Tak u našeho vodíku známe dva stabilní izotopy - Vodík H(1/0)´a deuterium D(1/1). První je tvořen jen protonem, druhý - těžký vodík - protonem a neutronem. Třetí - nestabilní izotop - je tritium T(1/2) s jedním protonem a dvěma neutrony a vzniká v přírodě ve velmi malé míře jako důsledek kosmického záření. To označení izotopů jsem si vymyslel pro naše účely, (C(6/6) - uhlík se 6 protony a 6 neutrony), v učebnici to najdeš trochu jinak.
Pokud se týká těch hustot, uvedl jsem ti hustoty grafitu a dimantu jako příklad. Stejný objem diamantu obsahuje 1,458x víc atomů uhlíku, než stejný objem grafitu. Ale i u kovů: thorium Ar = 232, ρ = 11,7; Au Ar = 197, ρ = 19,3g/cm3.
OK?
Ale jedna věc mi ještě není jasná, že když počítáš hmotnost atomu, tak vůbec neuvažuješ elektrony, je to tím, že jsou mnohem lehčí než protony a neutrony a že jejich hmotnost můžeme víceméně zanedbat?