Kuidas leida isotoopis neutronite arv

Aatomid moodustavad kogu aine. Kõik, nii suure kui ka väikese massiga ja mahuga, sisaldab aatomeid. Hämmastaval kombel sisaldavad pisikesed aatomid veelgi väiksemaid osakesi. Prootonid, neutronid ja elektronid on kõigi aatomite kolm peamist komponenti. Nende kolme kujuteldamatult väikese osakese arv ja paigutus määrab neid sisaldavate aatomite omadused ja käitumise.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Isotoopi neutronite arvu leidmiseks lahutage prootonite arv isotoobi aatommassist. Elemendi aatomnumber võrdub prootonite arvuga. Neutronite arvu arvutamisel saab siis isotoobi aatommass, millest lahutatakse elemendi aatomnumber võrdub neutronite arvuga. Uraani-235 (aatomnumber 92) korral on neutronite arv 235-92 = 143 või 143 neutronit.

Peaaegu kõik aatomid sisaldavad kolme peamist osakest: prootonid, neutronid ja elektronid. Prootonid ja neutronid moodustavad aatomi tuuma ehk keskme. Prootonitest ja neutronitest palju väiksemad elektronid tiirlevad tuuma ümber, tõmbudes ringi valguse kiirusel. Prootonitel on positiivne laeng, neutronitel pole laengut ja elektronidel on negatiivne laeng. Neutraalses aatomis võrdub prootonite arv elektronide arvuga, kuid neutronite arv ei võrdu alati prootonite arvuga.

Prootonite arv aatomis määrab, millise elemendi aatom moodustab. Vesinikul, perioodilisustabeli esimesel elemendil, on ainult üks prooton. Perioodilisustabeli teisel kohal oleval heeliumil on kaks prootonit. Perioodilisustabelis number 79 oleval kullal on 79 prootonit. Elementide perioodiline tabel näitab elemente aatomites olevate prootonite arvu järjekorras.

Elemendi isotoop tähendab sama aatomnumbriga, kuid erineva massinumbriga aatomeid. Niisiis, elemendi isotoopidel on erinev neutronite arv. Vesinikul on kolm isotoopi. Vesinikul, aatomi kõige tavalisemal kujul, on üks prooton ja üks elektron. Deuteeriumil, ühel vesiniku isotoopil, on endiselt ainult üks prooton ja üks elektron, kuid sellel on ka üks neutron. Triitiumil, teisel vesiniku isotoopil, on endiselt ainult üks prooton ja üks elektron, kuid sellel on kaks neutronit.

Aatomi mass koosneb prootonite ja neutronite ühendatud massidest. Elektronide mass on aatomi üldmassi kohta tühine. Prootonid mõõdavad umbes ühte aatommassiühikut ja neutronid mõõdavad vaid veidi rohkem kui ühte aatommassiühikut. Neutronite arvu leidmiseks aatomis lahutage aatomimassist aatominumber.

Aatomnumbri ja keskmise aatommassi leiate perioodilisustabelilt. Erinevate isotoopide mass kirjutatakse sageli isotoobi nime osana. Uraan-235 tähendab elementi uraan, aatomnumber 92, 92 prootonit ja aatomimass 235. Teiselt poolt on uraan-238 mass 238, kuid sellel on siiski ainult 92 prootonit. Isotoopi kirjutamise alternatiivmeetod näitab aatommassi ülaindeksina ja aatomnumbrit alaindeksina. Uraan-235 võiks kirjutada ka järgmiselt ²³⁵₉₂ U kus U on uraani standardlühend.

Kasutades näiteks vesiniku isotoope, on vesiniku "normaalse" aatomi aatomimass 1 ja aatomnumber on 1, mis tähendab, et aatomil on ainult üks prooton. Valemit kasutades annab aatommass 1, millest lahutatakse aatomi number või prootonite arv 1, võrrandi 1-1 = 0, seega on vesinikuaatomil 0 neutronit. Teiselt poolt on vesiniku isotoopi triitiumi aatomimass 3, kuid vesiniku aatomite arv jääb 1, kuna aatomil on ainult üks prooton. Võrrandit kasutades võrdub aatommass miinus aatomnumber neutronite arvuga, annab 3-1 = 2, seega on triitiumil 2 neutronit.

Veel ühel levinud elemendil, süsinikul, on ka mitu isotoopi. Normaalse süsinikuaatomi, aatomnumber 6, aatomimass on 12. Valemit kasutades näitab aatommass, millest on lahutatud aatomnumber, neutronite arvuga 12-6 = 6, seega on süsinik-12 aatomil 6 neutronit. Süsinik-14, mida kasutatakse alla 10 000 aasta vanuste fossiilide radioaktiivseks vanuseks, omab endiselt 6 prootonit, kuid aatommass on 14. Neutronite arvu arvutamisel kasutatakse sama valemit, seega 14-6 = 8, seega on süsinik-14 tuumas 8 neutronit.