Budowa atomu obejmuje jądro atomowe oraz elektrony znajdujące się wokół jądra. W jądrze są dodatnio naładowane protony i obojętne neutrony, natomiast elektrony mają ładunek ujemny. Liczba atomowa Z wskazuje liczbę protonów, a liczba masowa A sumuje protony i neutrony. W obojętnym atomie protonów i elektronów jest tyle samo.
Z czego składa się atom?
Atom ma dwie podstawowe części: jądro atomowe i obszar zajmowany przez elektrony. Jądro tworzą protony oraz neutrony, a wokół jądra znajdują się elektrony. Proton ma ładunek dodatni, zapisywany jako +1e, neutron jest elektrycznie obojętny i ma ładunek 0, a elektron ma ładunek ujemny, czyli −1e. Te trzy cząstki tworzą podstawowy obraz budowy atomu opisany przez Zintegrowaną Platformę Edukacyjną w materiale „Atom i jego budowa”.
Proton i neutron nazywane są nukleonami, ponieważ znajdują się w jądrze. To właśnie ich liczba decyduje o liczbie masowej A. Elektrony nie są wliczane do liczby masowej, choć ich liczba ma znaczenie przy określaniu, czy atom jest obojętny elektrycznie, czy stał się jonem.
Liczba atomowa Z
Liczba atomowa Z jest równa liczbie protonów w jądrze. To najważniejsza liczba identyfikująca pierwiastek: zmiana liczby protonów oznacza zmianę pierwiastka. W obojętnym atomie Z określa jednocześnie liczbę elektronów, ponieważ dodatni ładunek protonów równoważy ujemny ładunek elektronów.
Przykładowo zapis ¹⁶₈O oznacza tlen, którego liczba atomowa wynosi 8. W jego jądrze znajduje się 8 protonów, a w obojętnym atomie także 8 elektronów. Zależność tę można zapisać krótko: liczba protonów = Z, a dla atomu obojętnego liczba elektronów = Z. Więcej informacji przedstawia układ okresowy pierwiastków.
Liczba masowa A
Liczba masowa A oznacza liczbę wszystkich nukleonów w jądrze, czyli protonów i neutronów. Zależność przedstawia wzór A = Z + N, gdzie Z oznacza liczbę protonów, a N — liczbę neutronów. Elektrony nie są częścią tego równania, ponieważ liczba masowa dotyczy jądra.
Dla izotopu ⁴⁰₂₀Ca liczba masowa A wynosi 40, a liczba atomowa Z wynosi 20. Oznacza to 20 protonów oraz 20 neutronów. W obojętnym atomie wapnia-40 znajdują się też 20 elektronów. Zapis izotopu pozwala więc odczytać zarówno tożsamość pierwiastka, jak i całkowitą liczbę cząstek tworzących jądro.
Jak obliczyć liczbę neutronów?
Aby wyznaczyć liczbę neutronów, od liczby masowej odejmij liczbę atomową. Wzór ma postać N = A − Z. Najpierw odczytaj A, czyli liczbę zapisaną u góry przy symbolu izotopu, a następnie Z, czyli liczbę zapisaną na dole. Wynik określa liczbę neutronów w jądrze.
Dla ¹⁶₈O obliczenie wygląda tak: N = 16 − 8 = 8. Tlen-16 ma 8 protonów i 8 neutronów, a jego obojętny atom ma 8 elektronów.
Dla ⁴⁰₂₀Ca: N = 40 − 20 = 20. Jądro zawiera 20 protonów i 20 neutronów, natomiast obojętny atom zawiera 20 elektronów.
Dla ¹⁰⁷₄₇Ag: N = 107 − 47 = 60. Srebro-107 ma 47 protonów, 60 neutronów i 47 elektronów, jeśli rozpatrywany atom jest elektrycznie obojętny. Reguła N = A − Z pochodzi z ćwiczeń ZPE dotyczących rozpoznawania izotopów tego samego pierwiastka.
Izotopy
Izotopy to atomy tego samego pierwiastka, które mają taką samą liczbę atomową Z, lecz różną liczbę neutronów. Ponieważ liczba protonów się nie zmienia, izotopy zachowują tę samą tożsamość pierwiastka. Różnica w liczbie neutronów powoduje inną liczbę masową A.
Dobrze pokazują to izotopy tlenu: ¹⁶₈O, ¹⁷₈O i ¹⁸₈O. Każdy ma Z = 8, a więc 8 protonów i — w obojętnym atomie — 8 elektronów. Liczba neutronów wynosi odpowiednio 8, 9 i 10, ponieważ wartości A są równe 16, 17 i 18.
| Izotop | Z — liczba atomowa | A — liczba masowa | Protony | Neutrony | Elektrony |
|---|---|---|---|---|---|
| ¹₁H — wodór-1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| ¹⁶₈O — tlen-16 | 8 | 16 | 8 | 8 | 8 |
| ⁴⁰₂₀Ca — wapń-40 | 20 | 40 | 20 | 20 | 20 |
| ¹⁰⁷₄₇Ag — srebro-107 | 47 | 107 | 47 | 60 | 47 |
| ¹⁷₈O — tlen-17 | 8 | 17 | 8 | 9 | 8 |
| ¹⁸₈O — tlen-18 | 8 | 18 | 8 | 10 | 8 |
W tabeli przyjęto obojętne atomy, dlatego liczba elektronów jest równa Z; neutrony obliczono ze wzoru N = A − Z.
Czy atom zawsze ma tyle samo protonów i elektronów?
Tak — ale tylko wtedy, gdy atom jest obojętny elektrycznie. W takim atomie liczba protonów i elektronów jest taka sama, więc ich ładunki się równoważą. Przykładowo atom tlenu-16 ma 8 protonów i 8 elektronów.
Jeżeli atom odda lub przyjmie elektrony, staje się jonem. Wtedy liczba elektronów może być inna niż liczba protonów, ale liczba protonów nadal pozostaje określona przez Z. Zmiana liczby elektronów nie zmienia więc pierwiastka, natomiast zmiana liczby protonów już tak. Wymaganie ustalania liczby protonów, elektronów i neutronów na podstawie Z oraz A znajduje się w podstawie programowej chemii z 2025 roku.
Powiązany temat: kwasy tlenowe i beztlenowe.
Zobacz też: wodorotlenki.
Najczęstsze pytania
Z czego składa się atom?
Z jądra atomowego zawierającego protony i neutrony oraz z elektronów znajdujących się wokół jądra. Proton ma ładunek dodatni, neutron 0, a elektron ujemny.
Jak obliczyć liczbę neutronów?
Od liczby masowej A odejmij liczbę atomową Z: N = A − Z. Na przykład dla ¹⁶₈O: 16 − 8 = 8 neutronów.
Czy atom zawsze ma tyle samo protonów i elektronów?
W obojętnym atomie tak: liczba protonów i elektronów jest taka sama. Jeśli atom odda lub przyjmie elektrony, staje się jonem i liczby te są różne.
Źródła
To materiał dydaktyczny z podstaw chemii; nie zastępuje zasad bezpieczeństwa obowiązujących podczas pracy laboratoryjnej ani specjalistycznych procedur związanych z substancjami promieniotwórczymi.
- Atom i jego budowa — Zintegrowana Platforma Edukacyjna, brak daty w dokumencie, ZPE: DP1OAr0Pn
- Ćwiczenia – wskaż izotopy tego samego pierwiastka — Zintegrowana Platforma Edukacyjna, brak daty w dokumencie, ZPE: D7OioTIfM
- Podstawa programowa – chemia — Ministerstwo Edukacji, 2025, Załącznik nr 2
Tekst został utworzony przy pomocy sztucznej inteligencji (modeli językowych).
Czy ten poradnik był pomocny? Oceń go:
Ten artykuł nie ma jeszcze ocen.
