¿Lo que permite a los protones dar nuevas propiedades a un átomo cada vez que se agrega?

Question

¿Cómo añadir una más de las partículas en el núcleo de un átomo a dar que el átomo de nuevas propiedades? Puedo ver cómo cambia es la masa, eso es obvio... Pero, ¿cómo dar ese nuevo átomo diferentes propiedades, como el color?

Un buen ejemplo sería: empezar con un átomo de cobre (Cu), con el número atómico 29, por lo tanto Cu tiene 29 protones, y agregar un protón en el núcleo se queda con un átomo de Zinc (Zn) con el número atómico 30, por lo tanto el 30 de protones. El primer elemento mencionado es un color totalmente diferente de la segunda, y conduce la electricidad mejor etc.

No sólo los protones, pero los neutrones, que son el mismo tipo de partículas (Bariones) afectan a las propiedades del elemento en una muy diferente y mucho menos de manera importante. La adición de un neutrón sólo crea un isótopo de un elemento que, no uno diferente todos juntos, a diferencia de la adición de un protón.

También, es obvio que sumando (o restando) los electrones no hacer una diferencia. Por ejemplo, si se quita el 28 de electrones (sé que tendría enormes cantidades de energía, pero vamos a ignorar que) de que "órbita" el átomo de cobre, todavía estamos a la izquierda con un átomo de cobre, a pesar de un ion, pero todavía un átomo de cobre.

Por lo tanto, su aparente que sólo protones juegan un papel importante en el "hacer" elementos diferentes el uno del otro. Cómo y por qué? También, el mismo se puede preguntar acerca de los protones a sí mismos y a quark sabor.

Answer 1

Que no son correctas en su última parte del análisis; las propiedades químicas (que es principalmente lo que importa en la materia ordinaria) casi sólo dependen de los electrones de la shell, y, en particular, los electrones más externos (llamados electrones de valencia).

Para más protones significa más electrones y diferente de electrones shell, es decir las diferentes propiedades químicas.

Por qué hay un gran número de propiedades con sólo cambiar todo el electrón shell, es una de las maravillas de la química! Debido a la mecánica cuántica, los electrones no sólo giran alrededor del núcleo como los planetas alrededor del sol, pero se arreglan en particular, de patrones complicados. Por tener diferentes patrones, usted puede conseguir un montón de diferentes átomo<->átomo de unión geometrías, en un montón de diferentes energías. Esto es lo que da la diversidad de las propiedades químicas de la materia (véase la tabla periódica).

Usted puede agregar o quitar electrones a un átomo para hacer las capas de electrones parecen más a las conchas de otro átomo (con un diferente número de protones), pero entonces el átomo como un todo, ya no es eléctricamente neutro, y debido a la fuerza de la fuerza electromagnética, la resultante de iones de no imitar a otro tipo de átomo muy bien (yo no soy un químico - estoy seguro de que hay propiedades que de hecho podría ser similar).

Muchas propiedades físicas son también en su mayoría debido a las capas de electrones, como los fotones de interacciones, incluyendo el color. Masa, obviamente, es casi sólo por el núcleo, sin embargo, y debo añadir que en muchos procesos químicos de la masa de los átomos son importantes para la dinámica de los procesos, incluso si no está directamente relacionada con la química de los enlaces.

Esto fue sólo una pequeña introducción a la química y la física nuclear ;)

Answer 2

También, es obvio que sumando (o restando) los electrones no hacer una diferencia [...]

Las dos diferencias que usted describe entre el cobre y el zinc son, de hecho, debido a que los electrones en los átomos. Así que la diferencia fundamental entre los dos átomos es que tienen diferentes configuraciones electrónicas en el estado eléctricamente neutro (cuando el número de electrones es igual al número de protones).

Los diferentes colores son debidas a determinadas longitudes de onda de la luz que los electrones se emiten cuando se cambia de un estado excitado de nuevo a su tierra de los estados. Tan diferentes de las configuraciones electrónicas de plomo a los diferentes colores. Del mismo modo, la conductividad depende de tener (casi) libre de los electrones en el metal que pueden formar un gas de electrones. Si este es el caso depende crucialmente de los electrones en la capa más externa de las órbitas del átomo.

Los iones de la misma los elementos se comportan completamente diferente. Usted simplemente no puede tener una estable bulto de (digamos) los iones de cobre con un color y una conductividad.

Answer 3

Hay dos procesos cuando se agrega un nuevo protón en el núcleo, con el objetivo de obtener un nuevo átomo neutro:

1. La adición de un protón, lo que aumenta la carga nuclear por 1
2. La adición de un electrón, lo que compensa la carga nuclear aumenta para que el átomo eléctricamente neutro

Vamos a considerar estas dos partes del proceso por separado. En primer lugar, supongamos que tiene un átomo de californio, que tiene 98 protones. Si se quita un electrón, obtendrá un ion, los estados de energía de los cuales serán muy parecidos a los de los berkelium, que una de las principales diferencias: $\mathrm{Cf}^+$esto ya no es un objeto eléctricamente neutro. Esto significa que aunque solo de iones se comportan tanto como $\mathrm{Bk}$ átomo (es decir, su radiación y absorción de los espectros de línea espectral de las intensidades serán cualitativamente muy similares), no es estable con respecto a la adición de un electrón. Esto afecta a sus propiedades químicas. El ion "quiere" a adquirir de nuevo su falta de electrones, y cuando ve un átomo, que trata de atraer a uno de sus electrones. El mismo va más allá: cuando se elimina un segundo electrón, $\mathrm{Cf}^{++}$, este ion va tienen propiedades muy similares a las de $\mathrm{Cm}$, pero no va a ser estable con respecto a la adición de electrones, y por lo tanto la interacción con otros átomos y los iones también será muy diferente.

Ahora, ¿qué podemos hacer para corregir esta inestabilidad? Por supuesto, tenemos que compensar el aumento de la carga total por la eliminación de un protón del núcleo. Después de quitar un protón (y su correspondiente número de neutrones para prevenir la fisión), por ejemplo, de $\mathrm{Cf}^+$'s núcleo, vas a conseguir nada, pero ya está familiarizado $\mathrm{Bk}$ átomo, el cual será eléctricamente neutro y por lo tanto no tienden a adquirir electrón adicional (al menos no tiende mucho enlazados a los estados con electrones adicionales siempre que sea posible).

¿Cuál es la conclusión? Simple: la adición de otro protón en el núcleo sólo selecciona configuración electrónica estable de todas las configuraciones posibles. Y el "default" de la configuración seleccionada es lo que hace que los átomos tienen tan diferentes propiedades químicas.

Answer 4

Usted probablemente ha escuchado que sus maestros dicen que las propiedades químicas de un elemento se determina por el número de protones (también llamado número atómico, también representados en $Z$). Esto es cierto en el sentido más estricto, pero sólo porque el número de protones de un átomo de dictar la forma en que los electrones se comportan.

En el día a día de las interacciones, los tipos de reacciones químicas y los cambios químicos que se ven son el resultado de interacciones y el comportamiento entre los electrones de los átomos. Por ejemplo, los enlaces químicos son el resultado de las interacciones entre los electrones de valencia de los átomos, y las reacciones químicas son el resultado de estos enlaces químicos de ruptura y, a continuación, la reforma de una manera nueva. Es posible que haya aprendido todo esto de una química o física de la clase de ciencias.

Lo que usted no sabe, y aquí es donde la física viene en realidad, es que los electrones sólo puede existir con la discreta (no continua) cantidades de energía. Estos discretos de energía influyen en los niveles de los tipos de capas de electrones y sub-conchas que un elemento determinado. Además, estos niveles de energía se determina por el número atómico, $Z$, del núcleo.

Si todavía estás en la escuela secundaria o una clase de introducción a la facultad de ciencias de la clase, puede que no entiendo muy bien la figura de abajo todavía. En este punto, sólo sé que el diagrama representa la cantidad de energía que un electrón posee cuando se ocupa de diversos niveles de energía. También, observe que el Hidrógeno ($Z=1$) y el Mercurio ($Z=80$) son muy diferentes, y como resultado, la cantidad de energía poseída por un electrón es diferente. Estas diferencias en la energía que dan lugar a una variedad de propiedades, tales como la forma fácil de un átomo puede ser ionizado (usted podría mirar a los $n=\infty$ nivel). Además, los espectros de emisión de un elemento en particular es dictado por estos niveles de energía, debido a que la longitud de onda de emisión de fotones depende directamente de la cantidad de energía liberada por un electrón cuando se cae, los niveles de energía.

Imagen obtenida de www.aplusphysics.com

Answer 5

Un factor más: La adición de protones en el núcleo aumenta su cargo y lo que la atracción entre el núcleo y los electrones se vuelve más fuerte. Como resultado, el átomo de radio disminuye la cual desempeña un papel en las interacciones químicas. Otra consecuencia es que ahora, más energía se requiere para hacer que el átomo pierde un electrón.

http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_radius

Debido a las propiedades cuánticas de los electrones, en cada período, el átomo de radio aumenta.

La combinación de estos factores da los elementos en la esquina superior derecha más no metálicos propiedades y los que están en la esquina inferior izquierda más propiedades del metal.