Atome machen alle Materie aus. Alles mit Masse und Volumen, ob groß oder klein, enthält Atome. Erstaunlicherweise enthalten die winzigen Atome noch kleinere Teilchen. Protonen, Neutronen und Elektronen sind die drei Hauptbestandteile aller Atome. Die Anzahl und Anordnung dieser drei unvorstellbar kleinen Teilchen bestimmt die Eigenschaften und das Verhalten der Atome, die sie enthalten.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Um die Anzahl der Neutronen in einem Isotop zu bestimmen, ziehen Sie die Anzahl der Protonen von der Atommasse des Isotops ab. Die Ordnungszahl des Elements entspricht der Anzahl der Protonen. Die Berechnung der Neutronenzahl ergibt dann die Atommasse des Isotops minus der Ordnungszahl des Elements gleich der Neutronenzahl. Für Uran-235, Ordnungszahl 92, beträgt die Neutronenzahl 235-92=143 oder 143 Neutronen.
Teilchen in Atomen
Fast alle Atome enthalten drei Hauptteilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen. Protonen und Neutronen bilden den Kern oder das Zentrum des Atoms. Elektronen, viel kleiner als die Protonen und Neutronen, umkreisen den Kern und rasen mit Lichtgeschwindigkeit herum. Protonen haben eine positive Ladung, Neutronen haben keine Ladung und Elektronen haben eine negative Ladung. In einem neutralen Atom entspricht die Anzahl der Protonen der Anzahl der Elektronen, aber die Anzahl der Neutronen entspricht nicht immer der Anzahl der Protonen.
Atome identifizieren
Die Anzahl der Protonen in einem Atom bestimmt, welche Art von Element das Atom bildet. Wasserstoff, das erste Element des Periodensystems, hat nur ein Proton. Helium, das zweite im Periodensystem, hat zwei Protonen. Gold, Nummer 79 im Periodensystem, hat 79 Protonen. Das Periodensystem der Elemente zeigt die Elemente in der Reihenfolge der Anzahl der Protonen in den Atomen.
Isotope von Atomen
Ein Isotop eines Elements bedeutet Atome mit derselben Ordnungszahl, aber unterschiedlichen Massenzahlen. Isotope eines Elements haben also eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen. Wasserstoff hat drei Isotope. Wasserstoff, die häufigste Form des Atoms, hat ein Proton und ein Elektron. Deuterium, ein Isotop des Wasserstoffs, hat immer noch nur ein Proton und ein Elektron, aber auch ein Neutron. Tritium, ein weiteres Wasserstoffisotop, hat immer noch nur ein Proton und ein Elektron, aber zwei Neutronen.
Berechnung von Neutronen
Die Masse eines Atoms setzt sich aus den kombinierten Massen der Protonen und Neutronen zusammen. Die Masse der Elektronen ist an der Gesamtmasse des Atoms vernachlässigbar. Protonen messen etwa eine atomare Masseneinheit und Neutronen nur etwas mehr als eine atomare Masseneinheit. Um die Anzahl der Neutronen im Atom zu bestimmen, subtrahiere die Ordnungszahl von der Atommasse.
Die Ordnungszahl und die durchschnittliche Atommasse sind dem Periodensystem zu entnehmen. Die Masse der verschiedenen Isotope wird jedoch oft als Teil des Namens des Isotops geschrieben. Uran-235 bedeutet das Element Uran, Ordnungszahl 92, hat 92 Protonen und eine Atommasse von 235. Auf der anderen Seite hat Uran-238 eine Masse von 238, hat aber immer noch nur 92 Protonen. Eine alternative Methode zum Schreiben eines Isotops zeigt die Atommasse als hochgestellt und die Ordnungszahl als tiefgestellt. Uran-235 könnte auch geschrieben werden als 23592 U wobei U die Standardabkürzung für Uran ist.
Am Beispiel der Wasserstoffisotope hat das "normale" Wasserstoffatom die Atommasse 1 und die Ordnungszahl 1, was bedeutet, dass das Atom nur ein Proton hat. Mit der Formel ergibt die Atommasse von 1 minus der Ordnungszahl oder Anzahl der Protonen von 1 die Gleichung 1-1 = 0, also hat das Wasserstoffatom 0 Neutronen. Auf der anderen Seite hat Tritium, ein Wasserstoffisotop, eine Atommasse von 3, aber die Ordnungszahl von Wasserstoff bleibt 1, weil das Atom nur ein Proton hat. Wenn man die Gleichung verwendet, ist Atommasse minus Ordnungszahl gleich der Anzahl der Neutronen, ergibt 3-1 = 2, also hat Tritium 2 Neutronen.
Ein weiteres gemeinsames Element, Kohlenstoff, hat ebenfalls mehrere Isotope. Das normale Kohlenstoffatom, Ordnungszahl 6, hat eine Atommasse von 12. Mit der Formel, Atommasse minus Ordnungszahl gleich Anzahl der Neutronen, zeigt 12-6 = 6, also hat das Kohlenstoff-12-Atom 6 Neutronen. Kohlenstoff-14, der für die radioaktive Altersbestimmung von Fossilien unter 10.000 Jahren verwendet wird, hat immer noch 6 Protonen, aber eine Atommasse von 14. Die Berechnung der Neutronenzahl verwendet die gleiche Formel, also 14-6 = 8, also hat Kohlenstoff-14 8 Neutronen in seinem Kern.