Hvorfor studere kjemi av mineraler? Mineraler er laget av atomer, som har en innvirkning på atferd og egenskaper av mineralet. Dermed, for å forstå, forklare og forutsi atferd av mineraler og bergarter—som er laget av mineraler—vi må forstå noen grunnleggende fakta om atomer og hvordan de oppfører seg. Dette krever en grunnleggende forståelse av noen kjemi. Vi vil begynne med å konstruere atomer i vår tenkning i form av tre sub-atomære partikler som atomer er gjort.,
Atomer
Figur 1. Elementer som helium, som er avbildet her, er bygd opp av atomer. Atomer består av protoner og nøytroner som ligger i kjernen, med elektroner i orbitals rundt kjernen.
Atomer består av protoner, nøytroner og elektroner. Protoner har en positiv (+) elektrisk ladning. Elektronene har negativ (−) kostnad som er akkurat like stor og motsatt rettet til den elektriske ladningen til et proton. Nøytroner er elektrisk nøytral.
de Fleste av massen av et atom er pakket inn i sin lille kjernen., En atomkjerne er laget av protoner og nøytroner, som har omtrent samme masse (om 1.67 × 10-24 gram). Elektroner, på den annen side, er ordnet i en bestemt orbitals rundt kjernen av et atom, de er også mye mindre masse enn protoner og nøytroner, som bare veier 9.11 × 10-28 gram, eller om 1/1800 vekten av protoner og nøytroner.
Selv om massen til et elektron er en liten masse i forhold til massen til et proton eller et nøytron, elektroner okkupere mesteparten av volumet av et atom (se Figur 1).,
Ioner
En nøytral atom har like mange elektroner som protoner. Et atom som har mistet eller fått noen elektroner er ikke lenger et elektrisk nøytralt atom. Som type atom, som ikke er elektrisk nøytrale og har en elektrisk ladning som er forbundet med det, kalles en ion. Atomer som har fått elektroner er negativt (−) ladde ioner, eller anioner. Atomer som har mistet elektroner er positivt (+) ladde ioner, eller kationer.
Det er også mulig å ha ioner som faktisk er små grupper av atomer bundet sammen. Disse er kjent som polyatomic ioner., Et eksempel på en polyatomic ion er karbonat-ion, (CO3)2, som har to ekstra elektroner, som gir det en netto elektrisk ladning av 2−.
Kjemiske Formler
Vi har nettopp sett at en karbonat-ion-kan også kalles (CO3)2−. Men hva betyr dette?
Først la oss se på bokstavene: CO. Atomer har kjemiske symboler; hvert element har blitt tildelt en eller to bokstaver til å representere den. Dermed, C står for » carbon, og O står for oksygen (alle disse kjemiske symboler kan ses i den periodiske tabellen i figur 2 nedenfor).,
Som vi leste ovenfor, 2− betyr at ion har to ekstra elektroner. Men hva om 3? Dette betyr at det er tre oksygen atomer i ion. Antall atomer i en bestemt formel er alltid notert i senket. Kostnad er alltid skrevet i hevet skrift på slutten av formel (en hevet i begynnelsen av formelen betyr noe annet—vi skal få til dette når vi diskuterer isotoper nedenfor). Parentes rundt CO3 tyder på at lade tilhører hele polyatomic enhet snarere enn bare O3.,
Dermed karbonat-ion er ett karbonatom (C), tre oksygen atomer (O3), og to ekstra elektroner (2−), som kostnad hele polyatomic ion.
Periodiske Tabell
Naturlig forekommende atomer som finnes i jorden varierer fra hydrogen, med bare ett proton i sin kjerne, til uran, med 92 protoner i sin kjerne. Disse er naturlig forekommende kjemiske elementer, som omfatter for eksempel kjent elementer som karbon, oksygen, jern, og så videre., Den periodiske tabellen viser alle kjemiske elementer på en måte som forteller oss hvor mange protoner hver av dem har, hvordan sine elektroner er arrangert, og hva den generelle kjemiske atferden til hvert element er.
Figur 2. Følg denne linken for en stor versjon av den Periodiske Tabellen. Linken åpnes i et nytt vindu slik at du kan lett se det som du har lest gjennom denne siden.
Som vist i Figur 2, er den periodiske tabellen består av atten grupper og syv perioder., Ytterligere to rader av elementer, kjent som lanthanides og actinides, er plassert under hovedtabellen. Disse elementene er plassert separat for å gjøre tabellen mer kompakt. Alle elementene i en gruppe har en lignende kjemisk oppførsel. Dette er fordi alle elementene i en gruppe har en lignende ordning av elektroner i sine atomer, og det er electron ordning som bestemmer kjemisk oppførsel av et element.
For hvert element, navn, atomic symbol, atomnummer, og atommasse er gitt., Atomnummeret er et helt tall som representerer antall protoner: hvert grunnstoff er preget av antall protoner i sin kjerne. For eksempel, hver eneste atom av grunnstoffet oksygen har åtte protoner i sin kjerne. Det er derfor atomnummeret av oksygen er 8. Hvis et atom har større eller mindre enn åtte protoner i sin kjerne, det er ikke oksygen, det er noen andre grunnstoff. I den periodiske tabell, atomnummeret til hvert element er nevnt ovenfor kjemisk symbol for grunnstoffet.,
atommasse, som er gjennomsnittlig masse forskjellige isotoper, er anslått til to desimaler. For eksempel, hydrogen har atom-symbolet H, atomnummer 1, og en atommasse av 1.01. Den atommasse er alltid større at atomnummeret. For de fleste små elementer, atommasse er omtrent dobbelt atomnummeret, som antall protoner og nøytroner er omtrent like.
– elementer er delt inn i tre kategorier: metaller, nonmetals og metalloids. Disse danne en diagonal linje fra periode to, gruppe-tretten til perioden syv -, gruppe-seksten., Alle elementene til venstre for metalloids er metaller, og alle elementene til høyre er nonmetals.
Den periodiske tabellen ble opprettet for å hjelpe kjemikere bedre forstå elementene og hvordan de fungerer. Det er et kart til elementær atferd.
Isotoper
Hvert atom av et bestemt element må ha samme antall protoner i sin kjerne. Dette nummeret er dens atomnummer. Det er imidlertid en rekke mulige antallet nøytroner kan det ha i sin kjerne., Det faktum at atomene i et grunnstoff kan ha forskjellig antall nøytroner resultatene i hvert grunnstoff har flere isotoper. Isotoper er atomer av et gitt grunnstoff som har ulikt antall nøytroner i deres kjerner.
For eksempel, mens alle atomer av grunnstoffet oksygen har åtte protoner i deres kjerner, de oksygen atomer kan ha åtte, ni eller ti nøytroner. Den forskjellig antall nøytroner i kjernen skiller mellom de tre isotoper av oksygen. Oksygen-16 er isotop av oksygen med 8 nøytroner i sin kjerne., Tallet 16 er kalt atommasse-nummeret. Den atommasse antall er antall protoner og nøytroner i kjernen av en isotop. Fra denne definisjonen, og å vite at alt oksygen atomer har 8 protoner i kjernen, kan du utlede at oksygen-17 er oksygen isotop med 9 nøytroner og oksygen-18 er oksygen isotop med 10 nøytroner. Forkortet til symboler, de tre isotoper av oksygen er skrevet som 16O, 17O og 18O.,
Isotoper er ikke veldig viktig for å forstå mineraler, men er viktig for å forstå hvordan søke kjemi og kjernefysikk til geologi, slik som hvordan å bruke målinger av radioaktive isotoper for å måle alder av bergarter og mineraler, og hvordan du bruker oksygen isotoper fra lag av bre-is for å finne ut hva temperaturen på jorden var under en istid.
Bidra!
Forbedre dette pageLearn Mer