Chaque noyau atomique, à l'exception de l'hydrogène, contient à la fois des protons et des neutrons. Les noyaux sont trop petits pour être vus, même au microscope, et les nucléons (qui est le terme générique pour les protons et les neutrons) sont encore plus petits. Cela permet de compter le nombre de neutrons, mais les scientifiques savent toujours combien se trouvent dans les noyaux de chaque isotope de chaque élément. Comment savent-ils? Ils utilisent des techniques telles que la spectrométrie de masse pour mesurer la masse totale des atomes d'un élément particulier. Une fois qu'ils connaissent la masse totale, le reste est facile.
La masse totale d'un atome est la somme de tous ses protons, neutrons et électrons, mais les électrons sont si légers que, à toutes fins utiles, ils n'ont pas d'importance. Cela signifie que la masse d'un élément est la somme des masses de ses nucléons. Le nombre de protons est le même pour chaque atome d'un certain élément, et les protons et les neutrons ont la même masse, donc tout ce que vous avez à faire faire est de soustraire le nombre de protons de la masse atomique, mesurée en unités de masse atomique (amu), et il vous reste le nombre de neutrons.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
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La masse atomique est égale au nombre de protons plus le nombre de neutrons, donc vous trouvez le nombre de neutrons en soustrayant le nombre de protons (c'est-à-dire le numéro atomique) de la masse atomique (en masse atomique unités). Arrondissez la masse atomique au nombre entier le plus proche pour trouver le nombre de neutrons dans l'isotope le plus courant.
Utiliser le tableau périodique
Le tableau périodique répertorie tous les éléments par nombre croissant de protons, de sorte que la place qu'un élément occupe dans le tableau vous indique automatiquement combien de protons se trouvent dans son noyau. Il s'agit du numéro atomique de l'élément, et il est affiché juste sous le symbole de l'élément. A côté se trouve un autre nombre, qui est la masse atomique. Ce nombre est toujours plus grand que le numéro atomique et contient souvent une fraction, car il s'agit d'une moyenne des masses atomiques de tous les isotopes naturels de cet élément. Vous pouvez l'utiliser pour déterminer le nombre moyen de protons dans le noyau de cet élément.
La procédure est on ne peut plus simple. Arrondissez la masse atomique au nombre entier le plus proche, puis soustrayez-y le numéro atomique de l'élément. La différence est égale au nombre de neutrons.
Exemple
1. Quel est le nombre de neutrons, en moyenne, dans le noyau d'uranium ?
L'uranium est le 92ème élément du tableau périodique, donc son numéro atomique 92 et il a 92 protons dans son noyau. Le tableau périodique indique que la masse atomique est de 238,039 amu. Arrondissez la masse atomique à 238, soustrayez le numéro atomique et vous obtenez 146 neutrons. L'uranium a un grand nombre de neutrons par rapport au nombre de protons, c'est pourquoi tous ses isotopes sont radioactifs.
Le nombre de neutrons dans un isotope
Le nombre de neutrons dans le noyau d'un élément particulier peut varier, et chaque version de l'élément avec son nombre caractéristique de neutrons est connue sous le nom d'isotope. Tous les éléments sauf 20 ont plus d'un isotope, et certains en ont plusieurs. L'étain (Sn) arrive en tête de liste avec dix isotopes suivi du xénon (Xe) avec neuf.
Chaque isotope d'un élément est constitué d'un nombre entier de protons et de neutrons, sa masse atomique est donc la simple somme de ces nucléons. La masse atomique d'un isotope n'est jamais fractionnaire. Les scientifiques ont deux façons de désigner un isotope. En prenant un isotope du carbone comme exemple, vous pouvez l'écrire sous la forme C-14 ou 14C. Le nombre est la masse atomique. Soustrayez le numéro atomique de l'élément de la masse atomique de l'isotope, et le résultat est le nombre de neutrons dans le noyau de cet isotope.
Dans le cas du C-14, le numéro atomique du carbone est 6, il doit donc y avoir 8 neutrons dans le noyau. C'est deux de plus que l'isotope équilibré le plus courant, le C-12. La masse supplémentaire rend le C-14 radioactif.