Πώς να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων σε ένα ισότοπο

Τα άτομα αποτελούν όλη την ύλη. Τα πάντα με μάζα και όγκο, μεγάλα ή μικρά, περιέχουν άτομα. Απίστευτα, τα μικροσκοπικά άτομα περιέχουν ακόμη μικρότερα σωματίδια. Τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια είναι τα τρία κύρια συστατικά όλων των ατόμων. Ο αριθμός και η διάταξη αυτών των τριών μικρών σωματιδίων καθορίζει τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά των ατόμων που τα περιέχουν.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Για να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων σε ένα ισότοπο, αφαιρέστε τον αριθμό των πρωτονίων από την ατομική μάζα του ισοτόπου. Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων. Ο υπολογισμός του αριθμού των νετρονίων γίνεται ατομική μάζα του ισοτόπου μείον ο ατομικός αριθμός του στοιχείου ισούται με τον αριθμό των νετρονίων. Για το ουράνιο-235, ατομικός αριθμός 92, ο αριθμός των νετρονίων είναι 235-92 = 143 ή 143 νετρόνια.

Σχεδόν όλα τα άτομα περιέχουν τρία κύρια σωματίδια: πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούν τον πυρήνα ή το κέντρο του ατόμου. Τα ηλεκτρόνια, πολύ μικρότερα από τα πρωτόνια και τα νετρόνια, περιβάλλουν τον πυρήνα, περιστρέφοντας την ταχύτητα του φωτός. Τα πρωτόνια έχουν θετικό φορτίο, τα νετρόνια δεν έχουν φορτίο και τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο. Σε ένα ουδέτερο άτομο, ο αριθμός των πρωτονίων ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων, αλλά ο αριθμός των νετρονίων δεν είναι πάντα ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων.

Ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο καθορίζει το είδος του στοιχείου που σχηματίζει το άτομο. Το υδρογόνο, το πρώτο στοιχείο στον περιοδικό πίνακα, έχει μόνο ένα πρωτόνιο. Το Ήλιο, δεύτερο στο περιοδικό τραπέζι, έχει δύο πρωτόνια. Ο χρυσός, αριθμός 79 στο περιοδικό τραπέζι, έχει 79 πρωτόνια. Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων δείχνει τα στοιχεία με τη σειρά του αριθμού των πρωτονίων στα άτομα.

Ένα ισότοπο ενός στοιχείου σημαίνει άτομα με τον ίδιο ατομικό αριθμό αλλά διαφορετικούς αριθμούς μάζας. Έτσι, τα ισότοπα ενός στοιχείου έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Το υδρογόνο έχει τρία ισότοπα. Το υδρογόνο, η πιο κοινή μορφή του ατόμου, έχει ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Το δευτέριο, ένα ισότοπο υδρογόνου, έχει μόνο ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, αλλά έχει επίσης ένα νετρόνιο. Το τρίτιο, ένα άλλο ισότοπο υδρογόνου, έχει μόνο ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο αλλά έχει δύο νετρόνια.

Η μάζα ενός ατόμου αποτελείται από τις συνδυασμένες μάζες των πρωτονίων και των νετρονίων. Η μάζα των ηλεκτρονίων είναι αμελητέα στη συνολική μάζα του ατόμου. Τα πρωτόνια μετρούν περίπου μία μονάδα ατομικής μάζας και τα νετρόνια μετρούν μόνο λίγο περισσότερο από μία μονάδα ατομικής μάζας. Για να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων στο άτομο, αφαιρέστε τον ατομικό αριθμό από την ατομική μάζα.

Ο ατομικός αριθμός και η μέση ατομική μάζα βρίσκονται στον περιοδικό πίνακα. Ωστόσο, η μάζα των διαφορετικών ισοτόπων γράφεται ως μέρος του ονόματος του ισότοπου. Το ουράνιο-235 σημαίνει το στοιχείο ουράνιο, ατομικός αριθμός 92, έχει 92 πρωτόνια και ατομική μάζα 235. Από την άλλη πλευρά, το ουράνιο-238 έχει μάζα 238 αλλά εξακολουθεί να έχει μόνο 92 πρωτόνια. Μια εναλλακτική μέθοδος σύνταξης ενός ισότοπου δείχνει την ατομική μάζα ως υπεργράφο και τον ατομικό αριθμό ως δείκτη. Το ουράνιο-235 θα μπορούσε επίσης να γραφτεί ως ²³⁵₉₂ U όπου το U είναι η τυπική συντομογραφία για το ουράνιο.

Χρησιμοποιώντας τα ισότοπα υδρογόνου ως παραδείγματα, το «κανονικό» άτομο υδρογόνου έχει ατομική μάζα 1 και ο ατομικός αριθμός είναι 1, που σημαίνει ότι το άτομο έχει μόνο ένα πρωτόνιο. Χρησιμοποιώντας τον τύπο, η ατομική μάζα 1 μείον τον ατομικό αριθμό, ή τον αριθμό των πρωτονίων, του 1 δίνει την εξίσωση 1-1 = 0, έτσι το άτομο υδρογόνου έχει 0 νετρόνια. Από την άλλη πλευρά, το τρίτιο, ένα ισότοπο υδρογόνου, έχει ατομική μάζα 3 αλλά ο ατομικός αριθμός υδρογόνου παραμένει 1 επειδή το άτομο έχει μόνο ένα πρωτόνιο. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση, η ατομική μάζα μείον τον ατομικό αριθμό ισούται με τον αριθμό των νετρονίων, δίνει 3-1 = 2, έτσι το τρίτιο έχει 2 νετρόνια.

Ένα άλλο κοινό στοιχείο, ο άνθρακας, έχει επίσης πολλά ισότοπα. Το φυσιολογικό άτομο άνθρακα, ατομικός αριθμός 6, έχει ατομική μάζα 12. Χρησιμοποιώντας τον τύπο, η ατομική μάζα μείον τον ατομικό αριθμό ισούται με τον αριθμό των νετρονίων, δείχνει 12-6 = 6, οπότε το άτομο άνθρακα-12 έχει 6 νετρόνια. Ο άνθρακας-14, που χρησιμοποιείται για ραδιενεργή ηλικία από απολιθώματα κάτω των 10.000 ετών, έχει ακόμα 6 πρωτόνια αλλά έχει ατομική μάζα 14. Ο υπολογισμός του αριθμού των νετρονίων χρησιμοποιεί τον ίδιο τύπο, έτσι 14-6 = 8, οπότε ο άνθρακας-14 έχει 8 νετρόνια στον πυρήνα του.