Ogni nucleo atomico, eccetto l'idrogeno, contiene sia protoni che neutroni. I nuclei sono troppo piccoli per essere visti, anche con un microscopio, e i nucleoni (che è il termine generico per protoni e neutroni) sono ancora più piccoli. Ciò consente di contare il numero di neutroni, ma gli scienziati sanno ancora quanti sono nei nuclei di ogni isotopo di ogni elemento. Come fanno a saperlo? Usano tecniche come la spettrometria di massa per misurare la massa totale degli atomi di un particolare elemento. Una volta che conoscono la massa totale, il resto è facile.
La massa totale di un atomo è la somma di tutti i suoi protoni, neutroni ed elettroni, ma gli elettroni sono così leggeri che, per tutti gli scopi pratici, non hanno importanza. Ciò significa che la massa di un elemento è la somma delle masse dei suoi nucleoni. Il numero di protoni è lo stesso per ogni atomo di un certo elemento, e protoni e neutroni hanno la stessa massa, quindi tutto quello che devi fare sottrarre il numero di protoni dalla massa atomica, misurata in unità di massa atomica (amu), e ti rimane il numero di neutroni.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
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La massa atomica è uguale al numero di protoni più il numero di neutroni, quindi trovi il numero di neutroni sottraendo il numero di protoni (cioè il numero atomico) dalla massa atomica (in massa atomica unità). Arrotonda la massa atomica al numero intero più vicino per trovare il numero di neutroni nell'isotopo più comune.
Usa la tavola periodica
La tavola periodica elenca tutti gli elementi aumentando il numero di protoni, quindi il posto che un elemento occupa nella tavola ti dice automaticamente quanti protoni ci sono nel suo nucleo. Questo è il numero atomico dell'elemento ed è visualizzato proprio sotto il simbolo dell'elemento. Accanto c'è un altro numero, che è la massa atomica. Questo numero è sempre più grande del numero atomico e spesso contiene una frazione, perché è una media delle masse atomiche di tutti gli isotopi naturali di quell'elemento. Puoi usarlo per determinare il numero medio di protoni nel nucleo di quell'elemento.
La procedura non potrebbe essere più semplice. Arrotonda la massa atomica al numero intero più vicino, quindi sottrai il numero atomico dell'elemento da esso. La differenza è uguale al numero di neutroni.
Esempio
1. Qual è il numero di neutroni, in media, nel nucleo di uranio?
L'uranio è il 92° elemento della tavola periodica, quindi il suo numero atomico 92 e ha 92 protoni nel suo nucleo. La tavola periodica elenca la massa atomica come 238,039 amu. Arrotonda la massa atomica a 238, sottrai il numero atomico e ti rimangono 146 neutroni. L'uranio ha un gran numero di neutroni rispetto al numero di protoni, motivo per cui tutti i suoi isotopi sono radioattivi.
Il numero di neutroni in un isotopo
Il numero di neutroni nel nucleo di un particolare elemento può variare e ogni versione dell'elemento con il suo numero caratteristico di neutroni è nota come isotopo. Tutti gli elementi tranne 20 hanno più di un isotopo e alcuni ne hanno molti. Lo stagno (Sn) è in cima alla lista con dieci isotopi, seguito dallo xeno (Xe) con nove.
Ogni isotopo di un elemento è costituito da un numero intero di protoni e neutroni, quindi la sua massa atomica è la semplice somma di quei nucleoni. La massa atomica di un isotopo non è mai frazionaria. Gli scienziati hanno due modi per denotare un isotopo. Prendendo un isotopo del carbonio come esempio, puoi scriverlo come C-14 o 14c. Il numero è la massa atomica. Sottrai il numero atomico dell'elemento dalla massa atomica dell'isotopo e il risultato è il numero di neutroni nel nucleo di quell'isotopo.
Nel caso del C-14, il numero atomico del carbonio è 6, quindi nel nucleo devono esserci 8 neutroni. Sono due in più del più comune isotopo bilanciato, C-12. La massa extra rende il C-14 radioattivo.