Tabelul periodic

Unitatea masei atomice este definită ca a douăsprezecea a carbonului-12 (12 C), ceea ce face ca masa unui proton = 1,007277u, un neutron = 1,008665u și un electron = 0,000549u. Tabelul arată că toate elementele nu par să aibă mase precise, compuse din unități precise. Acest lucru se datorează faptului că fiecare element are unul sau mai mulți izotopi, atomi cu același număr de protoni, dar un număr diferit de neutroni. Pentru hidrogen, există și Deuteriu (1 proton, un neutron) și elementul instabil Tritiu (un proton, doi neutroni). Există de trei ori mai mulți izotopi stabili decât numărul de cutii din tabelul periodic, în timp ce numărul izotopilor instabili este mult mai mare încă (peste 1500).

Pentru fiecare proton există un electron, pentru a echilibra sarcina electrică. Deși electronii au o anumită masă, este neglijabil în comparație cu cea a protonilor și neutronilor. Electronii sunt atrași de protoni, dar datorită vitezei lor pe orbite la o anumită distanță, nu cad în nucleu. Nu există frecare în mișcările protonilor, neutronilor sau electronilor.

Prima carcasă (H și He) poate conține doar doi electroni (2x1x1). Al doilea shell (Li - Ne) opt (2x2x2), al treilea 18 (2x3x3), al patrulea 32 (2x4x4), al cincilea 50 (2x5x5). În fiecare coajă, sunt recunoscute diviziunile mai fine. Cojile nu se umplu treptat, ci conform legilor mecanicii cuantice. În mod tradițional, aceste cochilii sunt denumite cu literele K, L, M, N, O.

Proprietățile chimice ale elementelor depind în principal de numărul de electroni din cochiliile lor exterioare. Mergând de la stânga la dreapta prin cele opt coloane, aceasta face una pentru litiu, două pentru beriliu și așa mai departe, șapte pentru fluor și casa completă pentru neon. Toate elementele din coloana a opta aparțin gazelor nobile (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Cojile lor exterioare sunt atât de perfect umplute încât nu împărtășești cu ușurință un electron, de unde și inertitatea lor chimică.

Spre deosebire, elementele din coloana unu (H, Li, Na, K) au un electron singur în cochiliile exterioare, care este ușor de împărțit. Se spune că „forța” sau valența lor este +1. De asemenea, toate elementele din coloana șapte (F, Cl, Br, I) au un electron cu o configurație completă, care le conferă o valență de -1. Nu este o surpriză atunci că combinațiile de elemente din aceste două coloane fac legături chimice puternice „electrovalente” precum NaCl (sare comună). Pentru a lega un element din coloana 2 (valența +2) este nevoie de două din coloana 7 (valența -1), cum ar fi MgCl2 (clorură de magneziu). Sub tabelul periodic, se pot găsi numele grupurilor de elemente și valența lor. Cele lipsă sunt: Coloana 13 valență +3: B, Al, Ga; coloana 14 valență +4: C, Si, Ge, Sn, Pb; coloana 15 valență -3: N, P, As, Sb; coloana 16 valență -2: O, S, Se. Grupul de elemente de tranziție are proprietăți între cele din stânga și din dreapta.

Atomii își pot împărți electronii externi în diferite moduri pentru a forma legături. Legătura covalentă leagă doi atomi de aceeași valență, precum gazele H2 și Cl2 în molecule. Există alte tipuri de legături chimice și puterile lor depind de mulți factori, cum ar fi câți electroni sunt în cochiliile interioare, dimensiunea atomului, dispunerea geometrică și așa mai departe.

Izotopii atomilor mici cu o lipsă de neutroni, pot transforma un neutron într-un proton prin emiterea unui Pozitron (tip de electron încărcat pozitiv), care este imediat anihilat de un electron, producând radiații gamma. Unii atomi mici cu deficiență de neutroni pot captura, de asemenea, un electron din propria coajă, al cărui loc este umplut de un electron dintr-o coajă exterioară, producând Radiația Roentgen (cu raze X). Radiațiile gamma sunt radiațiile electromagnetice cu cea mai mare energie cunoscută. Pătrunde adânc în toate substanțele. Razele X sunt mai puțin energice, fiind oprite de elemente grele precum plumb, bariu și altele.

Izotopii atomilor mici cu un exces de neutroni pot transforma un neutron într-un proton prin emiterea unui electron (radiații beta). Aceasta transformă atomul într-un izotop cu proprietăți diferite. Astfel, carbon-14 radioactiv devine azot. Radiația beta nu pătrunde foarte departe (în aer câțiva cm), în timp ce este ușor oprită de un film metalic.

Izotopii grei cu mai mult de 82 de protoni în nucleele lor pot atinge o configurație stabilă prin ejectarea unui nucleu de heliu de 2 protoni și doi neutroni. Aceasta se numește radiații alfa. Radiația alfa, datorită dimensiunilor sale mari, nu pătrunde departe, dar provoacă multe daune radiației atunci când este ingerată. Elementul Radium se descompune în gaz Radon prin emiterea unei particule alfa.

Observați notațiile pentru a = alfa b = beta c = gamma p = pozitron x = raze x y = anul d = ziua h = ore s = secunde. Notația E este utilizată pentru exponenți de zece: 100 = 10 2 = 1E2. (?) = lipsă de informații.

Azot (N)
Azotul este preluat de plante sub formă de ioni azotat (NO3-) sau amoniac (NH4 +). Bacteriile din sol, care trăiesc adesea aproape de rădăcinile plantelor, pot transforma azotul (N2) disponibil în abundență în nitrați sau amoniac. De asemenea, nitrații și compușii azotului sunt fabricați în atmosferă prin radiații ultraviolete, plouând în mod egal pe uscat și pe mare. Acești nutrienți importanți sunt absorbiți pe particule de argilă și humus.
Planta încorporează azot în compuși organici, în principal proteine și acizi nucleici, componente esențiale ale protoplasmei și enzimelor. Compușii se acumulează în părțile vii ale plantei: lăstarii, frunzele, mugurii și organele de depozitare. Lipsa de azot are ca rezultat stunting sau nanism, aspect spindly; îngălbenirea frunzelor vechi, uneori înroșită; mai multe rădăcini decât lăstari.

Fosfor (P)
Fosfații sunt luați ca fosfați legați organic de Ca, Fe, Al, în ionii relativ insolubili PO4- sau HPO4-. Este încorporat în compuși esterici, nucleotide, fosfatide, fitină, esențiale pentru metabolismul de bază și fotosinteză. Se acumulează în organele de reproducere (polen) și în frunze. Lipsa fosforului perturbă procesul de reproducere (întârzierea înfloririi), stunting, decolorarea frunzelor de culoare verde închis sau bronz și uscarea vârfului acului în conifere.