1. Materia eta atomoak
Materia masa duen eta espazioa betetzen duen oro da. Materia elementu kimikoz osatuta dago. Elementu kimiko baten atomo guztiek protoi kopuru bera dute; esaterako, karbono atomo guztiek 6 protoi dituzte.
Atomoa elementu baten propietate kimikoak gordetzen dituen unitate txikiena da. Nukleo txiki eta trinkoa du erdian; haren inguruan elektroiak daude, hodei elektronikoan. Atomoaren masa ia guztia nukleoan dago, eta atomoaren bolumenaren zati handiena espazio hutsa da.
2. Partikula subatomikoak
| Partikula | Ikurra | Karga erlatiboa | Gutxi gorabeherako masa | Kokapena |
|---|---|---|---|---|
| Protoia | p⁺ | +1 | 1 u | Nukleoa |
| Neutroia | n⁰ | 0 | 1 u | Nukleoa |
| Elektroia | e⁻ | −1 | 0,00055 u inguru | Hodei elektronikoa |
Masa atomikoaren unitatea u ikurrez adierazten da. Elektroia protoia baino askoz arinagoa da. Protoien eta neutroien masak ez dira zehazki 1 u, baina balio hori erabilgarria da oinarrizko kalkuluetan.
Hurrengo bideoak karga nuklear eraginkorra azaltzen du, gaian sakontzeko.
Adibide ebatzia: atomo neutroa
Atomo batek 8 protoi, 8 neutroi eta 8 elektroi ditu. Nukleoan 8 protoi eta 8 neutroi daude; elektroiak hodei elektronikoan daude. Protoien eta elektroien kargak orekatzen direnez, karga osoa $8-8=0$ da.
3. Zenbaki atomikoa eta masa-zenbakia
- Zenbaki atomikoa, $Z$: nukleoko protoi kopurua. Elementua identifikatzen du.
- Masa-zenbakia, $A$: nukleoko protoien eta neutroien batura. Zenbaki osoa da.
- Neutroi kopurua, $n$: masa-zenbakiari zenbaki atomikoa kenduta lortzen da.
Taula periodikoan elementuak $Z$-ren arabera antolatuta daude. Taulako masa atomikoa, oro har, isotopo naturalen masen batez besteko haztatua da; ez da atomo bakar baten masa-zenbakiarekin nahastu behar.
Nukleoen idazkera
$^{A}_{Z}X$ idazkeran, $X$ elementuaren ikurra da, $A$ goian eta $Z$ behean jartzen dira. Adibidez, ¹⁴₆C karbono-14 da: $Z=6$ eta $A=14$. Karga badu, ikurraren goiko eskuinaldean adierazten da.
Adibide ebatzia: karbono-14
¹⁴₆C atomoan $Z=6$ eta $A=14$ dira. Beraz, $p=6$ eta $n=A-Z=14-6=8$. Neutroa bada, 6 elektroi ere baditu.
4. Atomo neutroak eta ioiak
Atomo neutro batean protoi eta elektroi kopuruak berdinak dira. Atomo batek elektroiak galdu edo irabazten dituenean, ioi bihurtzen da. Aldaketa horretan protoi kopurua ez da aldatzen eta elementua bera izaten jarraitzen du.
- Elektroiak galtzean katioi positiboa sortzen da: protoi gehiago ditu elektroiak baino.
- Elektroiak irabaztean anioi negatiboa sortzen da: elektroi gehiago ditu protoiak baino.
- Karga erlatiboa kalkulatzeko: $q=p-e$. Karga $+2$ bada, bi elektroi gutxiago ditu; karga $-1$ bada, elektroi bat gehiago.
Adibide ebatzia: sodio katioia
²³₁₁Na⁺ ioiak $p=11$ eta $n=23-11=12$ ditu. Karga $+1$ denez, atomo neutroak baino elektroi bat gutxiago du: $e=11-1=10$. Egiaztapena: $q=11-10=+1$.
Adibide ebatzia: kloruro anioia
³⁵₁₇Cl⁻ ioiak 17 protoi eta $35-17=18$ neutroi ditu. Elektroi bat irabazi duenez, $e=17+1=18$ da. Karga $q=17-18=-1$ da.
5. Isotopoak
Isotopoak elementu bereko atomoak dira, protoi kopuru bera baina neutroi kopuru desberdina dutenak. Hortaz, $Z$ bera eta $A$ desberdina dituzte. Adibidez, karbono-12ak eta karbono-14ak 6 protoi dituzte; lehenak 6 neutroi ditu eta bigarrenak 8.
Isotopo batzuk egonkorrak dira; beste batzuk, erradioaktiboak, denborarekin berez eraldatzen dira eta erradiazioa igor dezakete. Karbono-14, esaterako, material organiko zaharren datazioan erabiltzen da. Isotopoak ez dira ioiak: isotopoetan neutroi kopurua aldatzen da; ioiak sortzean, elektroi kopurua.
Adibide ebatzia: isotopoak bereizi
³⁵₁₇Cl eta ³⁷₁₇Cl isotopoak dira, biek 17 protoi dituztelako. Lehenak $35-17=18$ neutroi ditu eta bigarrenak $37-17=20$.
Masa atomikoaren batez bestekoa
Elementu baten isotopo naturalak proportzio desberdinetan ager daitezke. Masa atomikoa kalkulatzeko, isotopo bakoitzaren masa bere ugaritasunaren zatikiagatik biderkatu eta emaitzak batu behar dira. Ehunekoa zatiki bihurtzeko, 100ez zatitu.
Karbono naturalaren isotopo egonkorren gutxi gorabeherako ugaritasuna karbono-12a %98,93 eta karbono-13a %1,07 da. Karbono-14 erradioaktiboa arrastoetan dago: atmosferan, gutxi gorabehera 1,2 atomo karbono atomoen bilioi bakoitzeko ($10^{12}$ atomoko), hau da, %0,00000000012 inguru. Balioak laginaren eta garaiaren arabera aldatzen dira.
Sektoreen azalera ugaritasunarekiko proportzionala da. Karbono-14aren sektorea hain txikia da, ezen ezin baita bereizi: grafikoan haren kokapena marra laranja batez adierazten da. Marra hori ikus dadin handitu da; ez du sektorearen benetako zabalera adierazten. Iturriak: NISTen isotopo egonkorren datuak eta karbono-14ari buruzko datuak.
Adibide ebatzia: batez besteko haztatua
Demagun elementu batek 10 u-ko isotopoa duela %20an eta 11 u-koa %80an. Batez besteko masa $10 \cdot 0,20 + 11 \cdot 0,80 = 10,8$ u da. Emaitza ez da bi masen batez besteko arrunta, ugaritasunak desberdinak direlako.
6. Ariketak egiteko urratsak
- Identifikatu elementua eta haren $Z$ balioa: $p=Z$.
- Hartu $A$ eta kalkulatu $n=A-Z$.
- Aztertu karga: neutroa bada $e=p$; bestela, $e=p-q$.
- Egiaztatu partikula kopuruak zenbaki oso ez-negatiboak direla eta $q=p-e$ betetzen dela.
Saiatu ondoko ariketak ebazten eta egiaztatu erantzunak. Nahi izanez gero, landu partikulen taula eta isotopoen simulazioa.