La materia, beh, conta. Gli atomi, singolarmente come elementi o in gruppi di molecole, formano tutta la materia. Le azioni, le interazioni e le reazioni degli atomi causano e creano il mondo fisico. Il mondo dipende quindi dall'equilibrio e dallo squilibrio di protoni, neutroni ed elettroni in atomi, isotopi e ioni.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

Il numero di protoni in atomi, isotopi e ioni è uguale al numero atomico dell'elemento. Il numero di neutroni è uguale al numero di massa dell'atomo meno il numero atomico. Il numero atomico e la massa atomica media (la media ponderata del numero di massa di tutti gli isotopi) sono riportati nella tavola periodica. Il numero di elettroni negli atomi e negli isotopi neutri è uguale al numero di protoni. Negli ioni, il numero di elettroni è uguale al numero di protoni più o meno l'opposto della carica sullo ione. Uno ione con una carica più due (+2) ha due elettroni in meno rispetto ai protoni. Uno ione con meno una (-1) carica ha un elettrone in più rispetto ai protoni.
Struttura atomica

Tutti gli atomi sono costituiti da molte minuscole particelle, con le tre particelle principali che sono protoni, neutroni ed elettroni. Il nucleo, il centro dell'atomo, contiene i protoni e i neutroni dell'atomo. Gli elettroni circondano il nucleo. I protoni portano cariche positive. I neutroni non hanno alcun costo. Gli elettroni hanno cariche negative. In un atomo neutro, un atomo senza alcuna carica positiva o negativa, il numero di protoni è uguale al numero di elettroni. Tuttavia, il numero di neutroni nel nucleo può variare.
Ordinamento degli atomi

La tavola periodica degli elementi colloca gli elementi in ordine di numero atomico. Basandosi sul lavoro di molti scienziati, Dmitri Mendeleev ha organizzato la tavola periodica basata sulla massa atomica. Con una maggiore comprensione della struttura atomica, una leggera modifica organizzativa alla tavola periodica ha portato all'ordine visto oggi, con elementi in ordine di numero di protoni. Quindi, l'idrogeno, numero uno nella tavola periodica, contiene un protone nel suo nucleo. L'elio, numero due nella tavola periodica, ha due protoni nel suo nucleo. Il platino, numero 78, ha 78 protoni.
Atomi, isotopi e ioni

Tutti gli atomi di un elemento contengono lo stesso numero di protoni. Tutti gli atomi di carbonio hanno 6 protoni. Tutti gli atomi di piombo hanno 82 protoni. Ma non tutti gli atomi di un elemento hanno la stessa massa. Gli atomi di carbonio di solito hanno un numero di massa di 12 ma possono avere un numero di massa di 13 o 14. Il piombo di solito ha un numero di massa di 208 ma può avere un numero di massa di 207, 206 o 204. Atomi con lo stesso numero atomico ma massa diversa Quindi, davvero, atomi e isotopi sono sinonimi. Isotopi diversi di un elemento rimangono variazioni dello stesso atomo.

La notazione abbreviata per isotopi mostra il nome o il simbolo dell'elemento seguito dal numero di massa dell'isotopo. Ad esempio, il carbonio con un numero di massa di 12 verrebbe scritto carbon-12 o C-12. Il piombo con un numero di massa 208 sarebbe scritto piombo-208 o Pb-208. In alternativa, l'isotopo può essere scritto in questo modo: ^{208 _82Pb.}

Gli ioni si verificano quando un atomo guadagna o perde elettroni. Gli elementi guadagnano o perdono elettroni con vari gradi di facilità. Alcuni atomi ottengono facilmente elettroni mentre altri perdono facilmente elettroni. Con poche eccezioni, gli atomi guadagnano o perdono elettroni, ma non fanno entrambi. Il carbonio, una delle eccezioni, può guadagnare o perdere i suoi quattro elettroni di valenza (strato esterno o guscio). La scorciatoia chimica per gli ioni mostra il simbolo chimico con lo squilibrio di carica scritto in apice. Ad esempio, uno ione di litio verrebbe scritto come Li ^{+1.
Calcolo dei protoni}

Per trovare il numero di protoni è necessario leggere la tavola periodica anziché fare calcoli. Che si tratti di un atomo, un isotopo o uno ione, il numero atomico è uguale al numero di protoni. Se il numero atomico è 18 (argon), il numero di protoni è uguale a 18. Il numero atomico 3 (litio) indica che l'elemento ha 3 protoni. Trova il numero atomico dell'elemento nella tavola periodica per trovare il numero di protoni.
Calcolo dei neutroni

Il numero di massa di un atomo è uguale al numero di protoni più il numero di neutroni. Riorganizzando l'equazione, il numero di neutroni è uguale al numero di massa meno il numero atomico. Ricorda, il numero atomico è uguale al numero di protoni. Quindi, il numero di massa di piombo, 208, meno il numero atomico, 82, è uguale a 126. In termini matematici, 208-82 \u003d 126 o 126 neutroni nell'isotopo di piombo più comune. L'isotopo piombo-204 ha 122 neutroni perché 204-82 \u003d 122. Un avvertimento rapido: la massa atomica mostrata nella tavola periodica mostra generalmente la massa media ponderata di tutti gli isotopi dell'elemento.
Calcolo di elettroni

In atomi e isotopi, per calcolare il numero di elettroni è necessario ricordare che in un atomo neutro o in un isotopo neutro le cariche positive e negative saranno uguali. In altre parole, il numero di elettroni è uguale al numero di protoni. Trovare il numero atomico nella tavola periodica fornisce non solo il numero di protoni ma anche il numero di elettroni in un atomo o isotopo neutro.

In un atomo o isotopo sbilanciato, il numero di protoni non è uguale al numero di elettroni. La differenza tra le due particelle deriva da uno squilibrio di cariche positive e negative. Quindi, un atomo con una carica ionica di +2 ha due protoni in più rispetto agli elettroni. L'elemento calcio, ad esempio, ha un numero atomico 20, quindi l'atomo ha 20 protoni. Lo ione calcio con una carica positiva di +2 ha due protoni in più rispetto agli elettroni. Il calcolo del numero di elettroni diventa 20-2 \u003d 18 o 18 elettroni. Dall'altro lato della tavola periodica, il fluoro, numero atomico 9, ha 9 protoni e spesso forma uno ione con una carica -1 aggiungendo un elettrone in più al suo guscio esterno. In questo caso, l'atomo ha un elettrone negativo in più rispetto ai protoni positivi. Matematicamente, calcola il numero totale di elettroni aggiungendo un elettrone al numero di protoni, 9 + 1 \u003d 10. Pertanto, lo ione fluoro ha 9 protoni e 10 elettroni.