proč studovat chemii minerálů? Minerály jsou vyrobeny z atomů, které mají vliv na chování a vlastnosti minerálu. Tak, pochopit, vysvětlit a předvídat chování minerálů a hornin, které jsou vyrobeny z minerálů—musíme pochopit některé základní fakta o atomech a jak se chovají. To vyžaduje základní pochopení nějaké chemie. Začneme konstrukcí atomů v našem myšlení, pokud jde o tři subatomární částice, z nichž jsou atomy vyrobeny.,
Atomy
Obrázek 1. Prvky, jako je helium, zde zobrazené, jsou tvořeny atomy. Atomy jsou tvořeny protony a neutrony se nachází v jádře, elektrony na orbitách okolo jádra.
atomy se skládají z protonů, neutronů a elektronů. Protony mají kladný ( + ) elektrický náboj. Elektrony mají záporný ( – ) náboj, který je přesně stejný a opačný k elektrickému náboji protonu. Neutrony jsou elektricky neutrální.
většina hmotnosti atomu je zabalena do jeho malého jádra., Atomové jádro je vyrobeno z protonů a neutronů, které mají přibližně stejnou hmotnost (asi 1,67 × 10-24 gramů). Elektrony, na druhé straně, jsou uspořádány v určitých orbitách kolem jádra atomu; oni jsou také mnohem menší hmotnost než protony a neutrony, o hmotnosti pouze 9.11 × 10-28 gramů, nebo o 1/1800 hmotnosti protonů a neutronů.
I přesto, že hmotnost elektronu je malá hmotnost ve srovnání s hmotností protonu nebo neutronu, elektrony zabírají většinu objemu atomu (viz Obrázek 1).,
ionty
neutrální atom má stejný počet elektronů jako protony. Atom, který ztratil nebo získal nějaké elektrony, již není elektricky neutrální atom. Tento typ atomu, který není elektricky neutrální a má s ním spojený elektrický náboj, se nazývá iont. Atomy, které získaly elektrony, jsou záporně ( – ) nabité ionty nebo anionty. Atomy, které ztratily elektrony, jsou kladně ( + ) nabité ionty nebo kationty.
je také možné mít ionty, které jsou ve skutečnosti malé skupiny atomů spojeny dohromady. Ty jsou známé jako polyatomické ionty., Jeden příklad z polyatomic iontů je uhličitan ion, (CO3)2−, který má dva elektrony navíc, dávat to čistý elektrický náboj 2−.
chemické vzorce
právě jsme viděli, že uhličitanový iont lze také nazvat (CO3) 2−. Ale co přesně to znamená?
nejprve se podívejme na písmena: CO. Atomy mají chemické symboly; každému prvku bylo přiděleno jedno nebo dvě písmena, která jej reprezentují. C tedy znamená uhlík a O znamená kyslík (všechny tyto chemické symboly lze vidět v periodické tabulce na obrázku 2 níže).,
jak čteme výše, 2-znamená, že iont má dva další elektrony. Ale co 3? To znamená, že v iontu jsou tři atomy kyslíku. Počet atomů v určitém vzorci je vždy notován v subscriptu. Náboj je vždy napsán v horním indexu na konci vzorce (horní index na začátku vzorce znamená něco jiného—dostaneme se k tomu, když budeme diskutovat o izotopech níže). Závorky kolem CO3 naznačují, že náboj patří spíše celé polyatomické jednotce než jen O3.,
Tak vápenatý ion je jeden atom uhlíku (C), tři atomy kyslíku (O3), a dva elektrony navíc (2−), které účtují celé polyatomic iontů.
Periodické Tabulky
Přirozeně se vyskytující atomy nalezen v zemi v rozmezí od vodíku s jedním protonem v jádře, uranu, s 92 protonů v jádře. Tyto jsou přirozeně se vyskytující chemické prvky, které obsahuje, jako běžně známé prvky jako uhlík, kyslík, železo, a tak dále., Periodická tabulka obsahuje chemické prvky, způsobem, který nám říká, kolik protonů, každý z nich má jak své elektrony jsou uspořádány, a co obecné chemické chování každého prvku je.
Obrázek 2. Klikněte na tento odkaz na velkou verzi periodické tabulky. Odkaz se otevře v novém okně, takže se na něj můžete snadno odkazovat při čtení této stránky.
jak je znázorněno na obrázku 2, periodická tabulka se skládá z osmnácti skupin a sedmi období., Pod hlavní stůl jsou umístěny další dvě řady prvků, známé jako lanthanidy a aktinidy. Tyto prvky jsou umístěny samostatně, aby byl stůl kompaktnější. Všechny prvky ve skupině mají podobné chemické chování. Je to proto, že všechny prvky ve skupině mají podobné uspořádání elektronů ve svých atomech a je to elektronové uspořádání, které určuje chemické chování prvku.
pro každý prvek je uveden název, atomový symbol, atomové číslo a atomová hmotnost., Atomové číslo je celé číslo, které představuje počet protonů: Každý chemický prvek se vyznačuje počtem protonů v jeho jádru. Například každý atom prvku kyslík má ve svém jádru osm protonů. Proto je atomové číslo kyslíku 8. Pokud má atom ve svém jádru větší nebo méně než osm protonů, není to kyslík, je to nějaký jiný chemický prvek. V periodické tabulce je atomové číslo každého prvku uvedeno nad chemickým symbolem prvku.,
atomová hmotnost, což je průměrná hmotnost různých izotopů, se odhaduje na dvě desetinná místa. Například vodík má atomový symbol H, atomové číslo 1 a atomovou hmotnost 1,01. Atomová hmotnost je vždy větší než atomové číslo. Pro většinu malých prvků, atomová hmotnost je přibližně dvojnásobek atomového čísla, jako počet protonů a neutronů je přibližně stejná.
prvky jsou rozděleny do tří kategorií: kovy, nekovy a metaloidy. Ty tvoří diagonální čáru od druhé třetiny, skupiny třináct do sedmé, skupiny šestnáct., Všechny prvky vlevo od metaloidů jsou kovy a všechny prvky vpravo jsou nekovy.
periodická tabulka byla vytvořena, aby pomohla chemikům lépe porozumět prvkům a jak fungují. Je to mapa elementárního chování.
izotopy
každý atom specifického prvku musí mít ve svém jádru stejný počet protonů. Toto číslo je jeho atomové číslo. Existuje však řada možných čísel neutronů, které může mít ve svém jádru., Skutečnost, že atomy chemického prvku mohou mít různý počet neutronů, vede k tomu, že každý chemický prvek má několik izotopů. Izotopy jsou atomy daného chemického prvku, které mají v jádrech různý počet neutronů.
například, zatímco všechny atomy prvku kyslíku mají osm protonů ve svých jádrech, tyto atomy kyslíku mohou mít osm, devět nebo deset neutronů. Různé počty neutronů v jádru rozlišují tři izotopy kyslíku. Kyslík-16 je izotop kyslíku s 8 neutrony v jeho jádru., Číslo 16 se nazývá atomové hmotnostní číslo. Atomové hmotnostní číslo je celkový počet protonů a neutronů v jádru izotopu. Z této definice a s vědomím, že všechny atomy kyslíku mají v jádru 8 protonů, můžete odvodit, že kyslík-17 je izotop kyslíku s 9 neutrony a kyslík-18 je izotop kyslíku s 10 neutrony. Zkráceně na symboly, tři izotopy kyslíku jsou psány jako 16O, 17O a 18O.,
Izotopy jsou velmi důležité pro pochopení minerály, ale jsou důležité pro pochopení toho, jak aplikovat chemii a jadernou fyziku geologii, jako například, jak používat měření radioaktivních izotopů k měření stáří hornin a minerálů, a jak používat izotopů kyslíku z vrstev ledovce určit, jaké teploty na zemi během doby ledové.
Přispějte!
Vylepšete tuto stránku více