Chimia – ştiinţă a naturii Chimia (din egipteană kēme (chem), însemnând „pământ”) este una din științele fundamentale, care studiază substanțele cu structura și proprietăț ile lor, urmărind în acelaș i timp modificările produse asupra acestora de reacțiile chimice. Întrucât toate substanțele sunt compuse din atomi, capabili să formeze molecule, studiul chimiei se axează în general pe interdependenț a dintre atomi ș i molecule. Chimia modernă a evoluat din alchimie, urmând revoluția chimică (1773). Disciplinile cuprinse în chimie sunt grupate tradițional după tipul de materie studiată sau tipul de studiu. Acestea includ chimia anorganică (studiul materiei anorganice), chimia organică (studiul materiei organice, vii), biochimia (studiul substanțelor găsite în organismele biologice, chimie fizică (studiile legate de energie despre sistemele chimice la scală macro-, moleculară ș i submoleculară), electrochimie, chimia analitică (analiza mostrelor de material pentru a dobândi o înț elegere a compoziț iei chimice ș i structurii acestuia) etc.. Multe alte discipline specializate au ieș it la suprafaț ă în anii recenț i, ex. neurochimia - studiul sistemului nervos. Chimia este știința care studiază substanțele chimice care sunt constituite din atomi sau particulele subatomice, precum protonii, electronii și neutronii. Atomii se combină pentru producerea moleculelor și a cristalelor. Chimia mai este numită și știința de mijloc sau știința centrală, întrucât combină toate celelalte științe ale naturii, precum astronomia, fizica, biologia și geologia. Naș terea chimiei poate fi atribuită anumitor practici, numite alchimie, care sunt efectuate de mai multe milenii în multe părți din lume, în mod special în Orientul Mijlociu. Structura obiectelor pe care le folosim de zi cu zi ș i proprietăț ile materiei cu care interacț ionăm sunt consecințe ale proprietăț ilor substanț elor chimice ș i ale interacț iunilor lor. Spre exemplu, oțelul este mai dur decât fierul pentru că atomii din el sunt mai strâns legați, formând o structură cristalină mai rigidă. Lemnul arde sau este supus oxidării rapide pentru că poate reacț iona în mod spontan cu oxigenul în cadrul unei reacț ii chimice deasupra unei anumite temperaturi. Zahărul și sarea se dizolvă în apă deoarece proprietăț ile lor moleculare/ionice permit dizolvarea în condiț ii ambientale. Transformările care sunt studiate în cadrul chimiei sunt rezultatul interacț iunii fie dintre substanț e chimice diferite fie dintre materie și energie. Chimia tradițională implică studiile interacțiunilor dintre substanțe într-un laborator specializat folosind diverse vase de laborator . O reacție chimică este transformarea unor substanț e în una sau mai multe alte substanț e. Poate fi reprezentată simbolic printr-o ecuație chimică. Numărul atomilor de pe partea stângă ș i dreaptă a acestor ecuații chimice trebuie sa fie egal. Natura reacț iilor chimice pe care o substanț ă le poate suferi ș i descărcările de energie ce pot surveni sunt definite prin anumite legi de bază, numite ș i legi chimice. Energia și entropia sunt la fel de importante în majoritatea studiilor chimiei. Substanțele chimice sunt clasificate în funcție de structura lor dar ș i de compoziț ia lor chimică. Ele pot fi analizate folosind instrumete de analiză chimică, precum spectroscopia și cromatografia. Chimia e o parte integrată din studiul științelor naturii atât în școala gimnazială cât și la liceu, de altfel în unele țări europene, printre care ș i România, chimia are rezervate ore de curs separate, cu profesori specializaț i. La acest nivel, chimia este adesea numită chimie generală care introduce o largă varietate de concepte fundamentale care permit elevului să obț ină îndemânarea ș i tehnica necesară la niveluri mai avansate, acolo unde chimia este studiată la fel în toate disciplinele ei. Oamenii de știință
care se ocupă cu cercetarea în domeniul chimiei se numesc chimiști. Majoritatea se specializeză pe una sau câteva din disciplinele acestei științe.
USTENSILE ŞI APARATURA UTILIZATE IN LABORATORUL DE CHIMIE EPRUBETE
PAHARE BERZELIUS
PAHAR ERLENMEYER BALOANE CU FUND PLAT
BALON CU FUND ROTUND BA
BALON COTAT
LON WÜRTZ
CILINDRE GRADATE
SPIRTIERA
CRISTALIZATOR
PALNII DE FILTRARE
PALNII DE SEPARARE
STICLE DE CEAS
REFRIGERENT
TUBURI DE STICLA
Propietăţi fizice şi chimice Fenomenele fizice şi chimice Propietăţiile unui corp sunt însuşirile acestuia. Aceste însuşiri sunt de două tipuri : fizice şi chimice. Propietăţile care se referă la aspecte ale căror transformări nu modifica natura substanţelor se numesc propietăţi fizice, iar propietăţile care se referă la transformări care schimbă natura natura substanţelor se numesc propietăţi chimice. Exemple de propietăţi fizice: culoarea, gustul, mirosul, starea de agregare, solubitatea, conductibilitatea electrică şi termică, duritate, densitate etc. Exemple de propietăţi chimice: arderea carbonului, acrirea laptelui, ruginirea fierului etc. Transformăriile suferite de corpuri care au loc fără modificarea naturii substanţelor constituente se numesc fenomene fizice,iar transformările care au loc cu modificarea naturii substanţelor şi în urma cărora se obţin substanţe cu propietăţi noi se numesc fenomene chimice. Exemple de fenomene fizice: modificarea formei, stării de agregare, stării termice, stării de încărcare cu electricitate etc. Exemple de fenomene chimice: stingerea varulu, rancezirea grăsimii, fotosinteza, obţinerea vinului etc.
Substanţe pure şi amestecuri de substanţe Substanţele chimice pot fi: Substanţe simple (ex:oxigen, cupru, fier, sulf); Substanţe compuse ex:apă, dioxid de carbon, bicarbonat de sodiu); O substanţă este pura dacă are următoarele caracteristici: Este perfect curată; Are compoziţie bine determinată, care nu se modifică prin transformări fizice; Prezintă aceleaşi propietăţi în aceleaşi condiţii; Constantele fizice (temperatura de fierbere, temperatura de topire, densitatea etc) au valori bine determinate. Amestecurile se formeaza prin combinarea a două sau mai multe substanţe in aceeasi stare de agregare sau in stări de agregare diferite.Amestecurile pot fi: in stare gazoasă: aerul; in stare lichidă: ulei + apa, apa + vin; in stare solida: aliaje, fer+sulf; in toate cele trei stari de agregare: apa tulbure(apa+nisip+aer). Proprietatile amestecului: - este format din doua sau mai multe componente - substantele componente pot fi luate in diverse proportii - fiecare componenta isi pastreaza proprietatile fizice si chimice - au temperaturi de fierbere si de topire bine determinate - densitatea variaza in functie de compozitie • •
• • • • •
Clasificarea amestecurilor: omogene –prezinta aceeasi compozitie si aceleasi proprietati in toata masa(saramura, spirtul medicinal, bauturile alcoolice, sucurile) -eterogene(neomogene) –nu prezintă aceeaşi compoziţie si aceleaşi proprietăţi in toată masa(apa+ulei, apa+nisip, solul) Aliajele - majoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri în care cel puţin o substanţa este un metal. Deoarece metalele pure au rareori proprietatile ideale pentru o anumita sarcina , pot fi imbunatătiţe prin adăugarea altor metale.
Dizolvare. Solubilitate. Soluţii Fenomenul în urma căruia o substanţă solidă, lichidă sau gazoasă se răspândeşte prin particulele altei substanţe, rezultănd un amestec omogen, se numeşte dizolvare. Solubilitatea indică gradul în care o substanță pură se poate dizolva într-un dizolvant, alcătuind o soluție omogenă unde repartizarea atomilor, moleculelor, ionilor este uniformă. Pentru lichide parțial miscibile reciproc care formează o soluție eterogenă cu cel puțin 2 faze lichide (lichid multifazic) solubilitatea se denumește miscibilitate. Dizolvantul în modul cel mai frecvent este un lichid, sunt și unele excepții când unii dizolvanți sunt: -solide ca în cazul aliajelor, sticlei, ceramicii, semiconductoare sau gaze ce dizolvă solide sau lichide de obicei la temperaturi și presiuni înalte ca de exemplu silicea în vapori de apă în anumite procese geochimice [1]. În funcție de cantitatea de substanțǎ dizolvatǎ, soluțiile se clasifică în: –soluț ii saturate: care conț in cantitatea maximă de substanț ă dizolvată la o anumită temperatură. –soluții nesaturate: în care se mai poate dizolva o cantitate de dizolvat până la saturație. Solubilitatea unei substanțe reprezintă cantitatea maximă din acea substanță care se dizolvă într-o anumită cantitate de solvent,la o anumită temperatură.Concentra ția substanței din soluția saturată reprezintă solubilitatea substanței respective. O soluție este un amestec omogen format din doi sau mai mulți componenți. Soluțiile pot fi saturate sau nesaturate (după cantitatea de substanță dizolvată), iar după starea de agregare gazoase (de exemplu aerul), lichide (suc) sau solide (aliaje). Orice soluție conține un solvent (substanța care dizolvă) și un solvat (substanța care se dizolvă). De cele mai multe ori, solventul este apa.
Concentraţia procentuala a soluţiilor Cantitatea de substanţă dizolvată în 100 g soluţie se numeşte concentraţie procentuală. ;
->
unde: m – masa soluţiei – masa dizolvatului; – masa apei; c – concentraţia soluţiei.
Atomul Atomul este cea mai mică particulă ce caracterizează un element chimic, respectiv este cea mai mică particulă dintr-o substanță care prin procedee chimice obișnuite nu poate fi fragmentată în alte particule mai simple. Acesta constă într-un nor de electroni care înconjoară un nucleu atomic dens. Nucleul conține sarcini electrice încărcate pozitiv (protoni) și sarcini electrice neutre (neutroni), fiind înconjurat de norul electronic încărcat negativ. Când numărul electronilor și al protonilor este egal, atunci atomul este neutru din punct de vedere electric; dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci atomul devine un ion, care poate avea sarcină pozitivă sau negativă. Atomul este clasificat după numărul de protoni și neutroni: numărul protonilor determină numărul atomic (Z) și neutronii izotopii acelui element. Termenul de atom apare pentru prima dată către anul 450 î.e.n. Filozoful grec Leucip dezvoltă teoria conform căreia materia nu este infinit divizibilă și introduce noțiunea de atomos, ceea ce nu poate fi divizat. Câțiva ani mai târziu, Democrit, un discipol al lui Leucip, definește materia ca fiind un ansamblu de particule indivizibile, invizibile și eterne: atomul. Această nouă concepție nu a fost rezultatul unor observații sau experiențe, ci mai degrabă al unor intuiții. Teoria a fost dezvoltată ulterior de Epicur , apoi de poetul latin Lucrețiu. Au trecut însă 2000 de ani până când teoria atomică a fost formulată științific. În anul 1803, fizicianul și chimistul englez John Dalton a elaborat o teorie atomică proprie care explică Legea proporțiilor multiple, afirmând că din moment ce substanțele se combină numai în proporții integrale, atomii trebuie să existe la baza materiei
1.Particulele elementare ale atomului. a.Atom. Particula care nu poate fi descompusa in urma reactiilor chmice .Atomii sunt formatii din nucleu atomic si invelis electronic.In atomul neutru din punct de vedere electric numarul electronilor ( cu sarcina electrica negativa ) din invelisul electronic este egal cu numarul protonilor ( cu sarcina electrica ) din nucleul atomic.Atomi sunt reprezentati prin modele atomice. Modele Atomice:1.Modelul atomic al lui Dalton ( 1805):atomul unui element este reprezentat sub forma unei particule sferice omogene ; ipoteza fara baze experimnetale . 2.Modelul atomic al lui Thomson( 1904):atomul este reprezentat sub forma unei particule sferice cu sarcina electrica pozitiva , pe care sunt egal distribuiti electroni ; are baze experimentale : sarcina electrica a particulelor ( radiatiile de electroni , radiatiile canal ) 3.Modelul atomic al lui Rutherford(1911):atomul este format dintr-un nucleu cu sarcina electrica pozitiva si din electroni cu sarcina electrica negativa , care se afla in invelisul electronic si graviteaza in jurul nucleului; are baze experimentale de imprastiere a radiatiilor ALFA pe o foita de aur . 4.Modelul atomic Bohr-Sommerfeld(1916):perfectionarea modelului atomic al lui Bohr ; pentru miscarea electronilor nu mai presupune orbite , ci elipse ; are baze experimentale : structura fina a spectrelor atomice . Particule elementare Cele mai mici caramizi ale materiei ; au atat proprietati de corpuscul , cat si de unda .In anumite conditii propii, dintr-o particula sau de mai multe particule pot aparea altele.La cele mai multe particule elementare transformarile au loc spontan Grupa
Numele Simbolul SarcinaQ/e Masa, in u Bozoni Foton gama 0 0 Leptoni Electron e -1 1/1823 Nucleoni Proton p +1 1 Neutron n 0 1 b.Proton Particula cu masa( relativa =1)si cu sarcina electrica pozitiva din nucleul atomic.Numarul protonilor este caracteristic pentru toti atomii unui element .El reprezinta numarul de sarcini nucleare Z ( numarul de sarcini electrice pozitive ).Numarul de protoni stabileste pozitia elementului in sistemul periodic . Nr. Protoni = Nr. de sarcini nucleare =Nr. de ordine c.Neutron Particula cu masa(relativa =1) neutra din punct de vedere electric din nucleul atomic .Numarul neutronilor , N , ai unui atom poate fi diferit pentru nucleele atomice ale aceluiasi element.Asa se formeaza izotopii. Izotopi:Specii de atomi ai aceluias element chimic , care au acelas numar de protoni ( acelas
numar atomic ,A, ) ,dar numar diferit de neutroni ( numar de masa ,Z, diferit ) .Din punct de vedere chimic se comporta la fel . d.Electron Particula cu masa( relativa=1/1823;)si sarcina electrica negativa .Electroni atomilor se afla in spatiul din jurul nucleului atomic si se misca cu viteza foarte mare.Numarul electronilor din invelisul electronic este egal cu numarul protonilor din nucleului atomic .Pentru un atom este valabil: Nr. protonilor= Nr. sarcinilor nucleare =Nr. electronilor = Nr. de ordine 2.Nucleul atomic. a.Nucleu atomic Parte a atomului care se afla in centrul atomului si este incarcata pozitiv din punct de vedere electric ; reuneste aproape intreaga masa a atomului este format din nucleoni ( protoni si neutroni ).Suma dintre numarul protonilor , Z si numarul neutronilor ,N, reprezinta numarul nucleonilor.ea corespunde numarului de masa ,A, al atomului Nr. protonilor + Nr. neutronilor = Nr. nucleonilor = Numarul de masa b.Nuclid Specie atomica a unui element chimic cu nu anumit numar de protoni si de neutroni .Nuclizi se marcheaza prin simbolul elementului si prin numarul de masa A ( numarul nucleonilor):A simbolul elementului .Poate fi indicat suplimentar si numarul de ordine Z( numarul de protoni):simbolul elementului. c.Transformari nucleare Transformari care au loc spontan sau sunt provocate sub influenta unor efecte exterioare in nucleele atomice ; sunt legate , de cele mai multe ori ,de transformarea unui element in altul. d.Radioactivitatea Transformarea nucleara spontana a radionuclizilor cu emisie de diferite radiatii. Radionuclid: specie atomica radioactiva . 3. Invelisul electronic a.Invelisul electronic Spatiul din jurul nucleului atomic , in care se gasesc electroni atomului respectiv.
b.Strat electronic ( nivel energetic) Electroni din invelisul electronic cu aproximativ aceeasi energie sunt ordonati pe un anumit nivel energetic .Acesta stare energetica a electronilor se numeste si strat electronic. Sraturile eletronice ( nivelurile energetice ) sunt numerotate in ordinea crescatoare a energiei , numarului stratului fiind egal cu numarul cuantic principal, n .Straturile electronice pot fi notate , d asemenea , cu literele K,L,M,N,O,P,Q;.Fiecarui nivel energetic ii poate fi atribuit numai un anumit numar maxim de electroni. Nivelurile energetice ( straturile electronice ) se subimpart pe baza diferentierii fine a energiei electronilor in subniveluri ( substraturi ).Unui nivel energetic cu numarul cuantic princupal n ii apartin n niveluri.Fiecare subnivel corespunde unui numar cuantic secundar l .Subnivelurile se noteaza cu literele s(l=0), p(l=1), d(l=2), f(l=3).(eng:Sharp; Principal; Diffus ; Fundamental)Fiecarui subnivel ii poate fi atribuit numai un anumit numar maxim de electroni Z: Z = 4l + 2. Nivelurile energetice pot fi reprezentate sub forma schemei nivelurilor energetice .Schema nivelurilor energetice este valabila pentru invelisurile electronice ale atomilor in stare fundamentala . Ex:Subnivelul 3d este mai inalt energetic decat subnivelul 4s. Masa atomica Determniarea masei unitatii de volum (care este de fapt o marime denumita densitate) pentru diferite gaze, permite comparatia directa a maselor moleculare ale acestor gaze. Considerand oxigenul ca etalon cu valoarea de 16 unitati de masa atomica (UMA), atunci se constata ca heliul are 4.003 UMA, fluorul 19 UMA si sodiul 22.997 UMA. Greutatea atomica este masurata in unitati de masa atomica (UMA). In procesele care apar intre nucleele atomice, cum este fisiunea nucleara, masa este transformata in energie. Marimea atomului Curiozitatea privind marimea si greutatea atomului i-a urmarit pe oamenii de stiinta o lunga perioada in care lipsa instrumentelor si a tehnicilor adecvate i-a impiedicat sa obtina raspunsuri satisfacatoare. In consecinta, un mare numar de experimente ingenioase au avut ca scop determinarea marimii si greutatii atomului. Cel mai usor atom, cel de hidrogen are un diametru de1x10 -8 cm si greutatea 1.7x10-24 g. Un atom este atat de mic incat o singura picatura de apa contine mai mult de un milion de milioane de miliarde de atomi. Radioactivitatea Faptul ca un atom nu este cea mai mica particula dintr-o subsatanta, a devenit evident odata cu descoperirea radioactivitatii. In 1896 fizicianul francez Antoine Henri Becquerel a descoperit ca unele substante, ca sarurile de uraniu, emana raze penetrante cu origine necunoscuta. Cu doar un an mai inainte, savantul german Wilhelm Conrad Roentgen
anuntase descoperirea unor raze care puteau penetra straturi de grafit, pe care le denumise raze X. Savantii francezi Marie Curie si sotul Pierre Curie au contribuit la intelegerea profunda a substantelor radioactive. Ca urmare a cercetarilor fizicianului englez Ernest Rutherford si a contemporanilor sai, s-a dovedit ca uraniul si alte elemente grele ca torul si radiul, emit trei tipuri diferite de radiatii, numite alfa, beta si gama ( α,β,γ). S-a descoperit ca primele doua tipuri de raze erau formate din particule de materie incarcate electric si si-au pastrat denumirile initiale. Radiatiile gama au fost identificate ca unde electromagnetice, similare cu razele X, dar avand lungimi de unda mai mici.
MODELE ATOMICE Modelul Rutherford Cunoasterea naturii emisiilor radioactive le-a permis fizicienilor sa elucideze misterul atomului. S-a constatat ca, departe de a fi o particula solida de materie, atomul este mai mult o structura spatiala. In centrul acestei structuri se gaseste o “inima” infima denumita nucleu. Rutherford a stabilit ca masa atomului este concentrata in acest nucleu. De asemenea, el a considerat ca satelitii, numiti electroni, se deplaseaza in jurul nucleului, pe traiectorii numite orbite. Nucleul este incarcat electronic pozitiv in timp ce fiecare electron este incarcat electric negativ. Suma sarcinilor electrice ale electronilor este egala cu sarcina electrica a nucleului, anulandu-se reciproc, si de aceea starea electrica normala a atomului este neutra.
Modelul Bohr Pentru a explica structura atomului, fizicianul danez Niels Bohr a dezvoltat in 1913, o teorie cunoscuta sub denumirea de “ Teoria atomica a lui Bohr”. El a presupus ca electronii sunt aranjati in straturi sau nivele cuantice, la o distanta considerabila fata de nucleu. Acest mod de dispunere se mai numeste si configuratie electronica. Numarul acestor electroni este egal cu numarul atomic. De exemplu hidrogenul are un singur electron orbital, heliul are 2 iar uraniul are 92. Straturile electronice sunt asezate regulat, fiind in numar de 7, fiecare acceptand un numar limita de electroni. Primul strat este completat cu doi electroni, al doilea cu maximum 8 iar straturile succesive urmatoare pot accepta un numar mai mare de electroni. Numarul de electroni de pe ultimul strat determina caracterul chimic al atomului. Gazele inerte sau cele nobile ( heliu, neon, argon, kripton, xenon si radon) au ultimele straturi completate cu electroni. Aceste gaze nu intra in combinatii chimice in natura, desi trei dintre cele mai grele gaze inerte ( kripton, xenon si radon) au format compusi chimici in laborator. Pe de alta parte stratul exterior al unor elemente ca litiul, sodiul si potasiul, contine un singur electron. Aceste elemente se combina foarte usor cu alte elemente ( transferandu-le acestora electronul de pe ultimul lor strat ) formand un mare numar de compusi chimici.
Conventional atomului i se atribuie atomului imaginea unui sistem planetar in care electronii se rotesc in jurul nucleului precum planetele in jurul soarelui. Deoarece nu se poate defini pozitia momentana a unui electron pe orbita, pentru a rezolva aceasta incertitudine i se atribuie electronului forma de nor electronic.
Radioactivitatea artificiala Experimentele facute la inceputul anilor 1930 de catre fizicienii francezi Frederic si Irene Joliot-Curie au relevat faptul ca atomi stabili ai unui elementpot capata artificial proprietati radioactive, in urma unui bombadament cu particule nucleare sa cu anumite raze. Asemenea izotopi radioactivi ( radioizotopi ) sunt produsi in urma unei reactii nucleare sau a unei transformari. In asemenea reactii, mai mult de 270 de izotopi intalniti in natura au functia de tinte pentru proiectilele nucleare. Dezvoltarea spargatoarelor si a acceleratoarelor de atomi a facut posibila observarea a mii de reactii nucleare.
Particule elementare Studiile facute la acceleratorul de atomi au stabilit ca fiecare tip de particula are o antiparticula, de aceeasi masa, dar are incarcatura si proprietati electrmagnetice opuse. Fizicienii au cautat multa vreme o teorie care sa puna in ordine aceasta multitudine de particule. Urmele particulelor elementare La ora actuala particulele sunt grupate in functie de forta care le controleaza interactiunile, astfel : hadronii ( forte nucleare puternice ) care includ hiperoni, mezoni, neutroni si protoni; leptonii ( forte electromagnetice slabe ) includ particulele tau, muon, electronii si neutrinii; bosonii ( obiecte de tip particula asociate cu interactiuni ) include fotonii si ipotetic purtatorii unei forte slabe si de gravitatie. Forta nucleara slaba este evidenta in reactii radioactive sau de descompunere de tip alfa ( eliberarea nucleului de heliu dintr-un nucleu atomic stabil ). In 1963 fizicienii americani Murray Gell-Mann si George Zweig au propus ideea ca hadronii sunt combinatii de particule mai mici numite quarci, ale caror interactiuni sunt purtate de corpusculi de tip particula numiti gluoni. Aceasta teorie sta la baza investigatiilor curente si a folosit la anticiparea existentei altor subparticule atomice noi.
Element chimic Totalitatea atomilor cu acelaşi număr atomic (Z) reprezintă un element chimic. Se cunosc 109 elemente chimice, dintre care 92 se află în natură. Notaţia prescurtată a denumirii unui element chimic se numeste simbol chimic. Simbolul chimic este format din una sau două litere. Prima literă a simbolului se scrie cu majusculă şi este prima literă din denumirea elementului în limba latină.A doua literă a simbolului, care se scrie cu literă mică, este o literă din interiorul denumirii elementului şi apare în cazul elementelor ale căror denumiri încep cu aceiaşi literă. •
• •
Semnificaţia simbolului chimic:-calitativă - indică un anumit element -cantitativă - la scară atomică (accepţiune micro) – indică un atom
Izotopul Izotopul este specia de atom cu același numar atomic Z dar cu numar de masa A diferit (adică aceleași proprietăți chimice dar proprietăți fizice diferite). Cuvântul "izotop" provine din grecescul isos (egal) și topos (loc). Toți izotopii unui element chimic au în învelișul electronic același număr de electroni, iar nucleele lor au același număr de protoni; ceea ce este diferit reprezintă numărul de neutroni. În nomenclatura științifică, izotopii unui element se scriu prin adăugarea unei cratime între numele elementului și numărul său de masă, astfel: heliu-3, carbon-12, carbon-14, oxigen-18, uraniu-238, iar prescurtat se notează folosind simbolul elementului și numărul de masă în partea stângă sus: 3He, 12C, 14C, 18O, 238U. Fizicianul de origine britanică, Sir Joseph Thomson, a demonstrat în 1912 existența unor izotopi stabili care, la trecerea completă a neonului are loc o descărcare într-un tub și o ricoșare a ionilor de neon în apropierea mijloacelor câmpurilor magnetice și electrice; aceasta arată că elementul stabil de neon există în mai multe forme. Thomson găsește doi izotopi de neon, unul cu masa de 20 și celălalt cu masa de 22. Următoarele experimente arată că întâmplarea naturală a neonului conține 90% din izotopul de neon cu masa de 20, 9,73% din izotopul cu masa de 22, și 0,27% din izotopul cu masa de 21. Cercetările despre izotopi au fost continuate de mulți oameni de știință, mai ales de către fizicianul englez, Francis William Aston; în munca lor au descoperit și au studiat izotopi care sunt accelerați de dezvoltarea spectografică a masei. Este bine cunoscut că majoritatea elementelor în stare naturală sunt compuse dintr-un amestec de doi sau mai mulți izotopi. Printre excepții se găsește și beriliu (Be), aluminiul (Al), fosforul (P), și sodiu (Na). Greutatea atomică chimică a unui element este greutatea medie a unei greutăți atomice, sau masei atomice, a izotopilor. De exemplu, greutatea atomică a clorului este 35.457, și este compusă din clor-35 și clor-37, primul se găsește cu abundență de 76% și cel de-al doilea cu 24%. Toți izotopii elementelor cu numărul atomic
mai mare de 83, după bismut (Bi), în sistemul periodic sunt radioactivi, și pu țini din izotopii gazoși, similari potasiului-40 (K) sunt radioactivi. Aproximativ 280 de izotopi stabili găsiți (neradioactivi) sunt cunoscuți. Izotopii radioactivi artificiali, cunoscuți de asemenea ca radioizotopi, au fost produși pentru prima dată în 1933 de fizicienii francezi Marie și Pierre Joliot-Curie. Radioizotopii sunt produși pentru bombardarea naturală găsită a atomilor cu particulele nucleare, de asemenea ca neutronii, electronii, protonii, și particulele alfa, folosind particule acceleratorii.
Învelişul de electroni
Un atom este constituit din nucleu, care conţine protoni şi neutroni, şi înveliş electronic cu electroni. Spaţiul din jurul nucleului, în care se rotesc electronii, se numeşte înveliş electronic. Caracteristicele electronului: • masa kg • sarcina electrică C • sarcina electrică relativă -1 Simbolul electronului este: Numărul protonilor (p) clin nucleu va fi egal cu numărul electronilor (e) din învelişul electronic: e = p. Deoarece numărul atomic (Z) este egal cu numărul protonilor (p), este egal şi cu numărul electronilor (e). e=p = Z.
