יונים ואיזוטופים

מהם איזוטופים שליסוד

מהם איזוטופים של יסוד?

איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד בעלי מסה שונה. כלומר, אותו מספר אטומי אבל מספר מסה שונה.
לדוגמה, בין האיזוטופים של מימן אפשר לציין את שלושת הראשונים: מימן עם מספר מסה 1 שהוא הנפוץ ביותר , מימן עם מספר מסה 2 ומימן עם מספר מסה 3.

להלן נוסחאות האיזוטופים של המימן: 1H , 2H , 3H
שימו לב, היות ומדובר באטומים של אותו יסוד, מספר האטומי הוא זהה ולכן מספר הפרוטונים זהה. פירוש הדבר הוא שההבדל היחידי בין איזוטופים הוא מספר הניטרונים.

בטבלה משמאל ניתן לראות את מספר הפרוטונים והניטרונים של האיזוטופים של מימן הנ"ל:

איזוטופים של מימן

מהי מסה משוקללת של איזוטופ? (העשרה)

מסה משוקללת של יסוד היא המסה הממוצעת של האיזוטופים של היסוד על פי שכיחותם של האיזוטופים בטבע.
שכיחות האיזוטופים בטבע היא הכמות היחסית של אותו איזוטופ ביחס לסה"כ האיזוטופים של אותו יסוד בטבע. ערך זה נמדד באחוזים.
לדוגמה, ליסוד כלור יש שני איזוטופים עיקריים: 35Cl ו- 37Cl . השכיחות שלהם בטבע היא: 76% ו-24% בהתאם.
המסה המשוקללת של הכלור הוא הממוצע של מספרי המסה של האיזוטופים לפי השכיחות שלהם.
הדרך לחשב ממוצע זה היא להכפיל את המסה של כל איזוטופ בשכיחות שלו, לסכם את המכפלות ולחלק ב-100:
מסה הממוצעת (ממוצע משוקלל על פי השכיחות) של היסוד כלור: 

   35.48 = 100/(35×76 + 37×24)

איזוטופים של כלור ושכיחותם בטבע
נוסחה לחישוב המסה הממוצעת המשקללת לפי שכיחות בטבע

מהם יונים של יסוד?

יונים של יסוד הם אטומים של היסוד בעלי מטען חשמלי שונה מאפס, כלומר מטען חיובי או שלילי.
עד כה דיברנו רק האטומים ניטרליים כלומר שהמטען הכולל שווה לאפס ולכן מספר האלקטרונים שווה למספר הפרוטונים.
היונים מתקבלים מהוספה או הוצאה של אלקטרונים באטום הניטראלי. הוספה של אלקטרון גורמת למטען כולל 1- (מינוס אחד) כי כעת יש אלקטרון יותר ביחס למסר הפרוטונים.
הוצאת אלקטרון אחד מהאטום גורמת למטען כולל של 1+ (פלוס אחד).מכיוון שכעת יש פרוטון אחד יותר ביחס למספר האלקטרונים.

לדוגמה: היסוד נתרן (Na) יוצר יון חיובי על ידי הוצאת אלקטרון מהאטום (Na+n) והאטום כלור (Cl) יוצר יון שלילי על ידי הוספת אלקטרון לאטום (Cln).
בטבלה מצד שמאל ניתן לראות את סמל היונים ומספר הפרוטונים והאלקטרונים של נתרן וכלור.

דוגמה של יוני כלור ונתרן
נוסחה לחישוב מטען היון

מטען היון = מס' אלקטרונים – מס' פרוטונים

באופן כללי, מתכות יוצרות יונים חיוביים כלומר מוסרות אלקטרונים בעוד שאל-מתכות יוצרות יונים שליליים כלומר לוקחים אלקטרונים. בהמשך נבין יותר טוב את התופעה הזאת.

פתרון מודרך: איזוטופים ויונים

בסרטון נפתור שאלה על קביעת מספר החלקיקים: פרוטונים, ניטרונים ופרוטונים של אטומים ניטרליים, ובעלי מטען חשמלי (יונים). 

תרגול

היעזרו בטבלה המחזורית ובחרו את התשובה הנכונה:

1. להלן סמל יון זהב: 19779Au+3  מהו ההיגד הנכון?

א. לחלקיק 79 פרוטונים, 197 ניוטרונים ו 76 אלקטרונים
ב. לחלקיק 79 פרוטונים, 118 ניוטרונים ו-76 אלקטרונים
ג. לחלקיק 82 פרוטונים, 115 ניוטרונים ו-79 אלקטרונים
ד. לחלקיק 76 פרוטונים 121 ניוטרונים ו-79 אלקטרונים

2. ליון של יסוד מטען 3-  מס' מסה 75 ומספר אלקטרונים 36. מה מספר הניוטרונים של היסוד?

א. 36
ב. 39
ג. 42
ד. 75

3. מה המטען של יסוד בעל מספר מסה שהו פי שנים ממספר הניוטרונים ומספר אלקטרונים שהוא חצי ממספר המסה?

א. 1+
ב. 0
ג. 1-
ד. לא ניתן לקבוע לפי הנתונים

4. להלן טבלה המתארת את האיזוטופים של היסוד אורניום ושכיחותם בטבע (תרגיל העשרה).

איזוטופ

שכיחות בטבע (%)

234U

0.0054

235U

0.71

238U

99.28

המסה המשוקללת של יסוד אורניום היא:

א. 237.97
ב. 235.67
ג. 23797
ד. 236.29

5. להלן טבלה עם נתונים על מספר יסודות. מהי הקביעה הנכונה?

​גודל

A

B

C

D

E

F

מספר אטומי

 

16

17

   

מספר ניוטרונים

20

17

18

20

17

18

מספר אלקטרונים

17

  

17

18

18

מטען חשמלי

0

3-

1-

2-

2-

0

א. D ו- C איזוטופים
ב. E ו- C איזוטופים
ג. E ו- D איזוטופים
ד. A ו-C  איזוטופים

6. בהמשך לשאלה הקודמת, מהי הקביעה הנכונה?

א. A = Ar
ב. D = Ar
ג. E = Ar
ד. F = Ar

השארת תגובה