Nombor proton, nombor nukleon dan isotop

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: nombor proton, nombor nukleon dan isotop. Ia antara standard yang paling mesra pengiraan dalam Kimia SPM, sebaik sahaja anda boleh membaca tatatanda atom piawai, anda boleh mengira proton, neutron dan elektron dalam beberapa saat, serta menerangkan isotop dengan yakin.

Nombor proton dan nombor nukleon

Dua nombor mentakrifkan sesuatu atom:

• Nombor proton (juga dipanggil nombor atom, simbol Z) ialah bilangan proton dalam nukleus. Ia mengenal pasti unsur, setiap atom bagi sesuatu unsur mempunyai nombor proton yang sama.
• Nombor nukleon (juga dipanggil nombor jisim, simbol A) ialah jumlah bilangan proton dan neutron dalam nukleus.

Daripada dua nombor ini anda boleh mencari segala yang lain:

• Bilangan neutron = A − Z (nombor nukleon − nombor proton).
• Bilangan elektron = bilangan proton = Z (dalam atom neutral).

Tatatanda atom piawai menulis nombor nukleon sebagai superskrip kiri atas dan nombor proton sebagai subskrip kiri bawah sebelum simbol, contohnya tatatanda bagi natrium dengan A = 23 dan Z = 11. Baca nombor atas sebagai proton campur neutron dan nombor bawah sebagai proton.

Isotop

Isotop ialah atom bagi unsur yang sama (jadi nombor proton yang sama) yang mempunyai nombor nukleon yang berbeza kerana ia mengandungi bilangan neutron yang berbeza. Contoh yang lazim termasuk tiga isotop hidrogen (dengan 0, 1 dan 2 neutron), karbon-12, karbon-13 dan karbon-14, serta klorin-35 dan klorin-37.

Kerana isotop mempunyai bilangan elektron yang sama dan susunan elektron yang sama, ia mempunyai sifat kimia yang sama, ia bertindak balas dengan cara yang benar-benar sama. Tetapi kerana ia mempunyai bilangan neutron yang berbeza, ia mempunyai jisim yang berbeza, dan justeru sifat fizik yang sedikit berbeza seperti ketumpatan, takat lebur dan takat didih.

Idea utama. Nombor proton sama → unsur sama dan sifat kimia sama. Nombor neutron berbeza → jisim berbeza dan sifat fizik berbeza. Kimia ditentukan oleh elektron; jisim ditentukan oleh proton dan neutron.

Isotop mempunyai kegunaan penting: karbon-14 digunakan dalam penentuan usia radiokarbon, kobalt-60 dalam rawatan kanser dan pensterilan peralatan, dan iodin-131 dalam mendiagnosis dan merawat masalah tiroid. Anda tidak diminta menghafal senarai panjang, satu atau dua contoh yang betul sudah memadai.

Contoh penyelesaian

Soalan. Satu atom klorin mempunyai tatatanda dengan nombor nukleon 37 dan nombor proton 17. Nyatakan bilangan proton, neutron dan elektron dalam atom ini, dan terangkan mengapa ia mempunyai sifat kimia yang sama dengan klorin-35.

Langkah 1, Baca dua nombor. Nombor nukleon A = 37; nombor proton Z = 17.

Langkah 2, Cari proton dan elektron. Bilangan proton = Z = 17. Dalam atom neutral, bilangan elektron = bilangan proton = 17 elektron.

Langkah 3, Cari neutron. Bilangan neutron = A − Z = 37 − 17 = 20 neutron.

Langkah 4, Terangkan sifat kimia. Klorin-37 dan klorin-35 kedua-duanya mempunyai 17 proton dan 17 elektron, jadi ia mempunyai susunan elektron yang sama. Sifat kimia bergantung pada susunan elektron, jadi kedua-dua isotop bertindak balas dengan cara yang sama.

Jawapan. 17 proton, 20 neutron, 17 elektron. Klorin-37 mempunyai sifat kimia yang sama dengan klorin-35 kerana kedua-duanya mempunyai 17 elektron dalam susunan yang sama; ia berbeza hanya pada bilangan neutron (dan justeru pada jisim).

Soalan latihan

Soalan. Satu atom mempunyai nombor proton 19 dan nombor nukleon 39. (a) Namakan unsur itu dan nyatakan bilangan neutron. (b) Atom kedua bagi unsur yang sama mempunyai nombor nukleon 41. Nyatakan hubungan antara dua atom itu dan bilangan neutron dalam atom kedua.

Jawapan. (a) Nombor proton 19 ialah kalium; bilangan neutron = 39 − 19 = 20 neutron. (b) Dua atom itu ialah isotop (nombor proton sama, nombor nukleon berbeza). Atom kedua mempunyai 41 − 19 = 22 neutron. Ia mempunyai sifat kimia yang sama tetapi jisim yang berbeza.

Petua peperiksaan

Tukar setiap soalan tatatanda kepada tiga langkah pantas: baca Z (proton, dan juga elektron dalam atom neutral), baca A (nukleon), kemudian tolak untuk mendapat neutron (A − Z). Kesilapan paling lazim ialah memberi nombor nukleon sebagai bilangan neutron, ia proton campur neutron, jadi anda mesti menolak. Bagi soalan isotop, sentiasa jawab dalam dua bahagian: nyatakan bahawa sifat kimia adalah sama (susunan elektron sama) dan sifat fizik adalah berbeza (jisim berbeza kerana bilangan neutron berbeza). Menyebut pembahagian itu memperoleh markah penuh.

Isotop dan jisim atom relatif

Kewujudan isotop menerangkan mengapa banyak unsur mempunyai jisim atom relatif yang bukan nombor bulat. Klorin semula jadi, sebagai contoh, ialah campuran klorin-35 dan klorin-37, dan jisim atom relatifnya lebih kurang 35.5, nilai antara dua nombor nukleon, lebih hampir kepada 35 kerana klorin-35 ialah isotop yang lebih banyak. Jisim atom relatif dengan itu ialah purata jisim atom sesuatu unsur, dengan mengambil kira berapa banyak setiap isotop hadir. Anda tidak perlu menjalankan pengiraan purata berwajaran penuh di sini, tetapi memahami bahawa jisim atom relatif yang bukan nombor bulat ialah petunjuk bahawa unsur itu wujud sebagai campuran isotop ialah tepat jenis kaitan yang dihargai peperiksaan, dan ia menghubungkan standard ini ke hadapan dengan pengiraan mol dan formula dalam bab seterusnya.

Kedudukan dalam bab

Standard ini menyusul terus daripada struktur atom dan zarah subatom dalam bab Jirim dan Struktur Atom. Ulang kaji ia dengan nota ulang kaji dan berlatih mengira zarah dengan contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda tidak pernah mengelirukan nombor nukleon dengan bilangan neutron, dan jawapan isotop anda sentiasa meliputi kedua-dua bahagian “kimia sama” dan “fizik berbeza”.

Ringkasan pantas

• Nombor proton Z = bilangan proton (= elektron dalam atom neutral); ia mengenal pasti unsur.
• Nombor nukleon A = proton + neutron; neutron = A − Z.
• Isotop: nombor proton sama, nombor nukleon berbeza (neutron berbeza).
• Isotop mempunyai sifat kimia yang sama tetapi sifat fizik yang berbeza.