Что такое калькулятор атома?

Калькулятор атома определяет количество трёх субатомных частиц — протонов, нейтронов и электронов — для любого атома или иона. Достаточно знать атомный номер элемента ($Z$), его массовое число ($A$), а для ионов ещё и электрический заряд. Это удобный инструмент для школьников и студентов, которые изучают строение атома и изотопы на уроках химии и физики.

Как пользоваться

Введите атомный номер ($Z$) — он однозначно определяет элемент и совпадает с его порядковым номером в периодической таблице Менделеева. Укажите массовое число ($A$) — суммарное количество протонов и нейтронов в конкретном изотопе. Наконец, задайте заряд: 0 для нейтрального атома, положительное значение для катиона (например, +2) или отрицательное для аниона (например, −1). Нажмите «Рассчитать» — и количество частиц появится мгновенно.

Разбираем формулы

Состав атома описывают три простых соотношения:

$$\text{Протоны}=Z$$ Атомный номер всегда равен числу протонов в ядре.

$$\text{Электроны}=Z-\text{заряд}$$ У нейтрального атома число протонов и электронов одинаково. При потере электронов появляется положительный заряд, поэтому мы вычитаем значение заряда.

$$\text{Нейтроны}=A-Z$$ Массовое число учитывает протоны и нейтроны вместе, поэтому, отняв число протонов, мы получаем число нейтронов.

Обозначение элемента с атомным номером Z, массовым числом A и зарядом — Где на символе элемента указаны атомный номер $Z$, массовое число $A$ и заряд.

Модель атома с протонами и нейтронами в ядре и электронами на орбитах — Атом: протоны (p+) и нейтроны (n) в ядре, электроны (e-) на орбите.

Пример расчёта

Возьмём ион оксида O²⁻: у кислорода $Z = 8$, у самого распространённого изотопа $A = 16$, а заряд равен −2. Протоны = 8. $\text{Электроны} = 8 - (-2) = 10$. $\text{Нейтроны} = 16 - 8 = 8$. Итак, в этом ионе 8 протонов, 10 электронов и 8 нейтронов.

Частые вопросы

Что если заряд равен нулю? Тогда число электронов равно числу протонов ($Z$) — как у нейтрального атома.

Почему у одного элемента число нейтронов может различаться? Разные изотопы одного элемента имеют одинаковый $Z$, но разные массовые числа $A$, а значит, и разное число нейтронов.

Может ли заряд быть положительным? Да. Положительный заряд означает, что атом потерял электроны, поэтому формула «$\text{электроны} = Z - \text{заряд}$» даёт меньше электронов, чем протонов.

Дополнительные отработанные примеры

Каждый пример использует одни и те же три соотношения: протоны = Z, нейтроны = A − Z и электроны = Z − заряд (где заряд — это общий знак и величина заряда иона).

Нейтральный углерод-12 (Z = 6, A = 12, заряд = 0).

Протоны = Z = 6.
Нейтроны = A − Z = 12 − 6 = 6.
Электроны = Z − заряд = 6 − 0 = 6.

Углерод-12, следовательно, имеет 6 протонов, 6 нейтронов и 6 электронов.
Ион магния Mg²⁺ (Z = 12, A = 24, заряд = +2).

Протоны = Z = 12.
Нейтроны = A − Z = 24 − 12 = 12.
Электроны = Z − заряд = 12 − 2 = 10.

Катион потерял два электрона, поэтому он имеет 10 электронов, но всё ещё 12 протонов.
Изотоп углерода-14 (Z = 6, A = 14, заряд = 0).

Протоны = Z = 6.
Нейтроны = A − Z = 14 − 6 = 8.
Электроны = Z − заряд = 6 − 0 = 6.

Углерод-14 имеет те же 6 протонов, что и углерод-12, но 8 нейтронов — дополнительные нейтроны делают его более тяжелым, радиоактивным изотопом одного и того же элемента.

Объяснение ключевых терминов

Атомный номер (Z): Количество протонов в ядре атома. Он уникально идентифицирует элемент и равен числу электронов в нейтральном атоме.
Массовое число (A): Общее количество протонов плюс нейтроны в ядре конкретного изотопа. Это всегда целое число (в отличие от средней атомной массы).
Заряд: Общий электрический заряд частицы. Ноль для нейтрального атома, положительный при потере электронов и отрицательный при приобретении электронов.
Протон: Положительно заряженная субатомная частица в ядре. Его количество равно атомному номеру Z.
Нейтрон: Электрически нейтральная субатомная частица в ядре. Его количество определяется из A − Z.
Электрон: Отрицательно заряженная субатомная частица, окружающая ядро. В нейтральном атоме количество электронов равно количеству протонов.
Изотоп: Атомы одного элемента (один и тот же Z), которые имеют разное количество нейтронов и, следовательно, разные массовые числа A — например, углерод-12 и углерод-14.
Ион: Атом или молекула, несущие общий электрический заряд, потому что они приобрели или потеряли один или несколько электронов.
Катион: Положительно заряженный ион, образованный при потере атомом электронов, поэтому он имеет меньше электронов, чем протонов (например, Na⁺, Mg²⁺).
Анион: Отрицательно заряженный ион, образованный при приобретении атомом электронов, поэтому он имеет больше электронов, чем протонов (например, Cl⁻, O²⁻).

Калькулятор атома

Введите расчет

Математическая формула

Результатов