Atominis skaičius yra protonų – teigiamai įkrautų dalelių – skaičius cheminio elemento atomo branduolyje. Elementai skiriasi vienas nuo kito pagal jų turimų dalelių skaičių, todėl kiekvienas elementas turi savo unikalų atominį numerį. Elemento chemines savybes lemia jo elektronų skaičius, tačiau neutraliame atome tai yra tas pats, kas protonų skaičius. Tačiau atomai gali įgyti arba prarasti elektronus, kad susidarytų neigiamai arba teigiamai įkrauti jonai, todėl atominis skaičius apibrėžiamas kaip protonų skaičius, nes tam tikram elementui jis visada yra vienodas.
Atominis skaičius, masės skaičius ir atominė masė
Galima supainioti šias vertybes, tačiau jos labai skiriasi viena nuo kitos. Atomai susideda iš branduolio, kuriame yra teigiamai įkrautų protonų ir elektriškai neutralių neutronų, o elektronai skrieja tam tikru atstumu. Protonai ir neutronai yra palyginti sunkūs ir panašaus svorio, tačiau elektronai yra daug lengvesni ir labai mažai prisideda prie atomo svorio. Atomo masės skaičius yra protonų skaičius ir neutronų skaičius ir yra beveik lygus atomo svoriui.
Neutronų skaičius elemente gali skirtis. Elementų, turinčių skirtingą neutronų skaičių, formos yra žinomos kaip izotopai. Pavyzdžiui, labiausiai paplitusi vandenilio forma turi vieną protoną ir be neutronų, tačiau egzistuoja du kiti vandenilio izotopai – deuteris ir tritis, atitinkamai su vienu ir dviem neutronais. Gamtoje esantys elementai dažnai yra skirtingų izotopų mišiniai. Kitas pavyzdys yra anglis, sudaryta iš izotopų, kurių masės skaičiai yra 12, 13 ir 14. Visi jie turi šešis protonus, bet turi atitinkamai šešis, septynis ir aštuonis neutronus.
Nors XIX amžiaus chemikai buvo nustatę gerus žinomų elementų atominių svorių apytikslius duomenis, tikslūs skaičiavimai ne visada yra paprasti dėl skirtingų izotopų atsiradimo skirtingomis proporcijomis. Dažnai atominė masė nustatoma kaip vidurkis, remiantis santykiniu izotopų gausumu. Kadangi kai kurie izotopai yra nestabilūs, laikui bėgant virsta kitais elementais, atominiai svoriai gali skirtis ir gali būti pateikiami kaip diapazonas, o ne kaip viena vertė. Izotopai paprastai vaizduojami atominiu skaičiumi cheminio simbolio apačioje kairėje, o masės skaičiumi arba apytiksliu atominiu svoriu – viršuje, dešinėje. Pavyzdžiui, anglis 19 būtų rodoma kaip 13C6.
Periodinė lentelė
1860-aisiais rusų chemikas Dimitrijus Mendelejevas dirbo prie tuo metu žinomų elementų lentelės, iš pradžių surašydamas juos atominės masės tvarka ir sudėliodamas eilėmis, kurios sugrupavo panašių cheminių savybių elementus. Kiti chemikai anksčiau pastebėjo, kad elementų savybės, suskirstytos pagal svorį, kartojosi daugiau ar mažiau reguliariais intervalais. Pavyzdžiui, litis, natris ir kalis yra reaktyvūs metalai, kurie panašiai jungiasi su nemetalais, o helis, neonas ir argonas yra visiškai nereaguojančios dujos. Dėl šios priežasties Mendelejevo sąrašas tapo žinomas kaip periodinė lentelė.
Pirmasis Mendelejevo projektas veikė gerai, tačiau buvo keletas neatitikimų. Pavyzdžiui, suskirstytas pagal svorį, jodas buvo prieš telūrą. Problema ta, kad tai sugrupavo jodą su deguonimi, sierą ir seleną, o telūrą su fluoru, chloru ir bromu. Pagal jų chemines savybes turėjo būti atvirkščiai, todėl prieš paskelbdamas savo lentelę 1869 m., Mendelejevas tiesiog pakeitė šiuos elementus. Tačiau šių neatitikimų priežastis buvo atskleista tik XX amžiaus pradžioje.
1913 m. fizikas HGJ Moseley nustatė ryšį tarp skirtingų elementų sukuriamų rentgeno spindulių bangų ilgių ir jų sekos periodinėje lentelėje. Kai tuo metu kiti eksperimentai atskleidė atomo struktūrą, tapo aišku, kad šis ryšys priklauso nuo protonų skaičiaus elemento branduolyje, kitaip tariant, nuo jo atominio skaičiaus. Tada periodinę lentelę būtų galima rūšiuoti pagal šį skaičių, remiantis patikimu teoriniu pagrindu stebimos cheminės elementų savybės. Kartais pirminės lentelės neatitikimai atsirado dėl to, kad dėl neutronų skaičiaus svyravimų elementas kartais gali turėti didesnį atominį svorį nei kitas elementas, kurio atominis skaičius didesnis.
Šiuolaikinėje periodinėje lentelėje elementai rodomi langeliuose, išdėstytuose į eilutes ir stulpelius, kurių atominis skaičius didėja išilgai kiekvienos eilutės. Kiekvienas stulpelis sugrupuoja elementus su panašiomis cheminėmis savybėmis. Stulpelius lemia elektronų skaičius ir išsidėstymas atomuose, o tai savo ruožtu – protonų skaičius. Kiekviename langelyje paprastai yra cheminis elemento simbolis su aukščiau esančiu atominiu numeriu.