Jak zjistit počet neutronů v izotopu

Atomy tvoří veškerou hmotu. Všechno s hmotou i objemem, velké i malé, obsahuje atomy. Je překvapivé, že malé atomy obsahují ještě menší částice. Protony, neutrony a elektrony jsou tři hlavní složky všech atomů. Počet a uspořádání těchto tří nepředstavitelně malých částic určuje vlastnosti a chování atomů, které je obsahují.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Chcete-li zjistit počet neutronů v izotopu, odečtěte počet protonů od atomové hmotnosti izotopu. Atomové číslo prvku se rovná počtu protonů. Při výpočtu počtu neutronů se pak stane atomová hmotnost izotopu minus atomové číslo prvku se rovná počtu neutronů. Pro uran-235, atomové číslo 92, je počet neutronů 235-92 = 143, neboli 143 neutronů.

Téměř všechny atomy obsahují tři hlavní částice: protony, neutrony a elektrony. Protony a neutrony tvoří jádro nebo střed atomu. Elektrony, mnohem menší než protony a neutrony, obíhají kolem jádra a rychle se pohybují rychlostí světla. Protony mají kladný náboj, neutrony nemají náboj a elektrony záporný náboj. V neutrálním atomu se počet protonů rovná počtu elektronů, ale počet neutronů se ne vždy rovná počtu protonů.

Počet protonů v atomu určuje, jaký druh prvku atom tvoří. Vodík, první prvek v periodické tabulce, má pouze jeden proton. Helium, druhé v periodické tabulce, má dva protony. Zlato, číslo 79 na periodické tabulce, má 79 protonů. Periodická tabulka prvků zobrazuje prvky v pořadí podle počtu protonů v atomech.

Izotop prvku znamená atomy se stejným atomovým číslem, ale s různými hmotnostními čísly. Izotopy prvku tedy mají odlišný počet neutronů. Vodík má tři izotopy. Vodík, nejběžnější forma atomu, má jeden proton a jeden elektron. Deuterium, jeden izotop vodíku, má stále jen jeden proton a jeden elektron, ale také jeden neutron. Tritium, další izotop vodíku, má stále jen jeden proton a jeden elektron, ale má dva neutrony.

Hmotnost atomu se skládá z kombinovaných hmot protonů a neutronů. Hmotnost elektronů je v celkové hmotnosti atomu zanedbatelná. Protony měří přibližně jednu atomovou hmotnostní jednotku a neutrony měří jen o málo více než jednu atomovou hmotnostní jednotku. Chcete-li zjistit počet neutronů v atomu, odečtěte atomové číslo od atomové hmotnosti.

Atomové číslo a průměrnou atomovou hmotnost najdete v periodické tabulce. Množství různých izotopů je však často psáno jako součást názvu izotopu. Uran-235 znamená prvek uran, atomové číslo 92, má 92 protonů a atomovou hmotnost 235. Na druhou stranu má uran 238 hmotnost 238, ale stále má pouze 92 protonů. Alternativní metoda zápisu izotopu ukazuje atomovou hmotnost jako horní index a atomové číslo jako dolní index. Uran-235 lze také psát jako ²³⁵₉₂ U, kde U je standardní zkratka pro uran.

Použitím vodíkových izotopů jako příkladů má „normální“ atom vodíku atomovou hmotnost 1 a atomové číslo je 1, což znamená, že atom má pouze jeden proton. Použitím vzorce dává atomová hmotnost 1 mínus atomové číslo nebo počet protonů 1 rovnici 1-1 = 0, takže atom vodíku má 0 neutronů. Na druhou stranu, tritium, izotop vodíku, má atomovou hmotnost 3, ale atomové číslo vodíku zůstává 1, protože atom má pouze jeden proton. Použitím rovnice se atomová hmotnost minus atomové číslo rovná počtu neutronů, dává 3-1 = 2, takže tritium má 2 neutrony.

Další společný prvek, uhlík, má také několik izotopů. Normální atom uhlíku, atomové číslo 6, má atomovou hmotnost 12. Použitím vzorce se atomová hmotnost minus atomové číslo rovná počtu neutronů, ukazuje 12-6 = 6, takže atom uhlíku-12 má 6 neutronů. Uhlík-14, používaný pro radioaktivní datování věku fosilií mladších 10 000 let, má stále 6 protonů, ale má atomovou hmotnost 14. Při výpočtu počtu neutronů se používá stejný vzorec, takže 14-6 = 8, takže uhlík-14 má v jádru 8 neutronů.