Każda substancja wokół nas — od powietrza po ludzkie ciało — zbudowana jest z atomów. Choć są niewyobrażalnie małe, to właśnie one decydują o właściwościach materii i przebiegu reakcji chemicznych. W tym artykule poznasz budowę atomu, dowiesz się czym są protony, neutrony i elektrony oraz nauczysz się odczytywać zapis jądrowy pierwiastków i jonów. To jedna z najważniejszych podstaw chemii, bez której trudno ruszyć dalej z bardziej zaawansowanymi zagadnieniami Atom zbudowany jest z cząstek elementarnych – protonów, neutronów i elektronów, które rozmieszczone są w jądrze oraz na powłokach elektronowych. Jądro zbudowane jest z protonów i neutronów (nukleonów) i skupia prawie całą masę atomu. Elektrony znajdują się w pewnej odległości od jądra na powłokach, podpowłokach i orbitalach.

Proton – masa: 1u, ładunek: +1
Neutron – masa: 1u, ładunek: 0
Elektron - masa: 1/20000u, ładunek -1

Dany atom definiuje się za pomocą dwóch liczb:

Liczba atomowa

Liczba atomowa to liczba protonów w jądrze atomu. Oznaczamy ją symbolem Z. To właśnie ona określa, z jakim pierwiastkiem mamy do czynienia.

Przykład: Tlen zapisujemy jako

{}_{8}\mathrm{O}

Liczba atomowa tlenu wynosi więc Z=8, czyli każdy atom tlenu ma 8 protonów.

Jeżeli atom ma 16 protonów, to musi być siarką, ponieważ siarka ma liczbę atomową równą 16.

Liczba masowa

Liczba masowa oznaczana symbolem A określa liczbę protonów i neutronów w jądrze. Jest więc w przybliżeniu masą jądra wyrażoną w unitach.

Dla jednego pierwiastka mogą istnieć różne liczby masowe, np. siarka może mieć A=32 lub A=33. Liczba masowa jest zawsze większa lub równa liczbie atomowej.

Ogólny zapis atomu

Każdy atom zapisujemy w postaci:

{}_{Z}^{A}\mathrm{E}

gdzie:

Z — liczba atomowa,
A — liczba masowa,
E — symbol pierwiastka.

Przykład:

{}_{16}^{34}\mathrm{S}

Z tego zapisu odczytujemy:

p^{+}=Z=16

n^{0}=A-Z=34-16=18

Liczba elektronów

W atomie elektroobojętnym liczba protonów jest równa liczbie elektronów, ponieważ całkowity ładunek atomu musi wynosić 0.

Przykład:

{}_{15}^{31}\mathrm{P}

Dla tego atomu:

p^{+}=15

n^{0}=31-15=16

e^{-}=p^{+}=15

Jony

Jony to cząstki posiadające ładunek elektryczny.

Anion

Dla jonu:

{}_{15}^{31}\mathrm{P}^{3-}

ładunek wynosi 3-, więc atom ma 3 elektrony więcej niż protonów.

p^{+}=15

n^{0}=31-15=16

e^{-}=15+3=18

Kation

Dla jonu:

{}_{15}^{31}\mathrm{P}^{3+}

ładunek wynosi 3+ , więc atom ma 3 elektrony mniej.

p^{+}=15

n^{0}=31-15=16

e^{-}=15-3=12

Najważniejsza zasada

Przy tworzeniu jonów zmienia się wyłącznie liczba elektronów. Liczba protonów pozostaje zawsze taka sama, ponieważ to ona definiuje pierwiastek. Budowa atomu i zapis jądrowy to absolutne podstawy chemii. Znając liczbę atomową i masową można określić liczbę protonów, neutronów oraz elektronów w atomach i jonach. Najważniejsza zasada brzmi: liczba protonów zawsze pozostaje taka sama dla danego pierwiastka, natomiast w jonach zmienia się wyłącznie liczba elektronów. Opanowanie tych zależności bardzo ułatwia dalszą naukę chemii i rozwiązywanie zadań maturalnych.