როგორ ვიპოვოთ ნეიტრონების რაოდენობა იზოტოპში

ატომები ქმნიან ყველა საკითხს. ყველაფერი, მასა და მოცულობით, დიდი თუ პატარა, შეიცავს ატომებს. საოცრად საკმარისია, რომ პატარა ატომები შეიცავს უფრო მცირე ნაწილაკებსაც. პროტონები, ნეიტრონები და ელექტრონები ყველა ატომის სამი ძირითადი კომპონენტია. ამ სამი წარმოუდგენლად მცირე ნაწილაკის რაოდენობა და განლაგება განსაზღვრავს მათში შემავალი ატომების თვისებებსა და ქცევას.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

იზოტოპში ნეიტრონების რაოდენობის მოსაძებნად, იზოტოპის ატომური მასიდან გამოაკელით პროტონის რაოდენობა. ელემენტის ატომური რიცხვი უდრის პროტონის რაოდენობას. ნეიტრონების რაოდენობის გაანგარიშება შემდეგ ხდება იზოტოპის ატომური მასა მინუს ელემენტის ატომური რიცხვი უდრის ნეიტრონების რაოდენობას. ურან-235-ისთვის, ატომური ნომერი 92-ისთვის, ნეიტრონების რაოდენობაა 235-92 = 143, ან 143 ნეიტრონი.

თითქმის ყველა ატომი შეიცავს სამ ძირითად ნაწილაკს: პროტონები, ნეიტრონები და ელექტრონები. პროტონები და ნეიტრონები წარმოადგენენ ატომის ბირთვს, ან ცენტრს. ელექტრონები, პროტონებსა და ნეიტრონებზე ბევრად მცირე, წრეში ატარებენ ბირთვს და სინათლის სიჩქარით ეხვევიან. პროტონებს აქვთ დადებითი მუხტი, ნეიტრონებს არ აქვთ მუხტი, ხოლო ელექტრონებს აქვთ უარყოფითი მუხტი. ნეიტრალურ ატომში პროტონის რაოდენობა უდრის ელექტრონების რაოდენობას, მაგრამ ნეიტრონების რაოდენობა ყოველთვის არ უდრის პროტონის რაოდენობას.

პროტონის რაოდენობა ატომში განსაზღვრავს, თუ რომელი სახის ელემენტს ქმნის ატომი. წყალბადს, პერიოდულ სისტემაში პირველ ელემენტს, აქვს მხოლოდ ერთი პროტონი. პერიოდულ სისტემაში მეორე ჰელიუმს აქვს ორი პროტონი. ოქროს, პერიოდული ცხრილის 79 ნომერი, აქვს 79 პროტონი. ელემენტების პერიოდული ცხრილი აჩვენებს ელემენტებს ატომებში პროტონების რაოდენობის მიხედვით.

ელემენტის იზოტოპი ნიშნავს ატომებს იგივე ატომური რიცხვით, მაგრამ განსხვავებული მასის რიცხვით. ასე რომ, ელემენტის იზოტოპებს აქვთ განსხვავებული რაოდენობის ნეიტრონები. წყალბადს აქვს სამი იზოტოპი. წყალბადს, ატომის ყველაზე გავრცელებულ ფორმას, აქვს ერთი პროტონი და ერთი ელექტრონი. დეიტერიუმს, წყალბადის ერთ იზოტოპს, ჯერ კიდევ აქვს მხოლოდ ერთი პროტონი და ერთი ელექტრონი, მაგრამ აქვს ერთი ნეიტრონიც. ტრიტიუმს, წყალბადის სხვა იზოტოპს, ჯერ კიდევ აქვს მხოლოდ ერთი პროტონი და ერთი ელექტრონი, მაგრამ აქვს ორი ნეიტრონი.

ატომის მასა შედგება პროტონებისა და ნეიტრონების კომბინირებული მასებისაგან. ელექტრონების მასა უმნიშვნელოა ატომის საერთო მასაში. პროტონები იზომება დაახლოებით ერთი ატომური მასის ერთეულში, ხოლო ნეიტრონები მხოლოდ ერთზე მეტ ატომურ მასაზე. იმისათვის, რომ იპოვოთ ნეიტრონების რაოდენობა ატომში, ატომური მასა გამოაკელით ატომური რიცხვიდან.

ატომური რიცხვი და საშუალო ატომური მასა გვხვდება პერიოდულ ცხრილში. სხვადასხვა იზოტოპების მასა ხშირად იწერება, როგორც იზოტოპის სახელის ნაწილი. ურანი -235 ნიშნავს ურანის ელემენტს, ატომური ნომერი 92, აქვს 92 პროტონი და ატომური მასა 235. მეორეს მხრივ, ურან-238-ს აქვს 238 მასა, მაგრამ მას ჯერ კიდევ მხოლოდ 92 პროტონი აქვს. იზოტოპის დაწერის ალტერნატიული მეთოდი აჩვენებს ატომურ მასას, როგორც ზედწერილი და ატომურ რიცხვს, როგორც ქვეწარწერა. Uranium-235 ასევე შეიძლება დაიწეროს როგორც ²³⁵₉₂ U სადაც U არის ურანის სტანდარტული აბრევიატურა.

წყალბადის იზოტოპების მაგალითის სახით წყალბადის "ნორმალურ" ატომს აქვს 1 ატომური მასა, ხოლო ატომური რიცხვი 1, ანუ ატომს მხოლოდ ერთი პროტონი აქვს. ფორმულის გამოყენებით 1-ის ატომური მასა გამოკლებული 1 ატომური რიცხვი ან პროტონის რაოდენობა იძლევა განტოლებას 1-1 = 0, ამიტომ წყალბადის ატომს აქვს 0 ნეიტრონი. მეორეს მხრივ, ტრიტიუმს, წყალბადის იზოტოპს, აქვს ატომური მასა 3, მაგრამ წყალბადის ატომური რაოდენობა 1 რჩება, რადგან ატომს მხოლოდ ერთი პროტონი აქვს. განტოლების გამოყენებით, ატომური მასა მინუს ატომური რიცხვი უდრის ნეიტრონების რაოდენობას, იძლევა 3-1 = 2, ამიტომ ტრიტიუმს აქვს 2 ნეიტრონი.

ნახშირბადის კიდევ ერთ საერთო ელემენტს აქვს რამდენიმე იზოტოპი. ნახშირბადის ნორმალური ატომი, ატომური ნომერი 6, აქვს ატომური მასა 12. ფორმულის გამოყენებით, ატომური მასა მინუს ატომური რიცხვი უდრის ნეიტრონების რაოდენობას, გვიჩვენებს 12-6 = 6, ამიტომ ნახშირბად -12 ატომს აქვს 6 ნეიტრონი. ნახშირბადი -14, რომელიც გამოიყენება 10 000 წლამდე ნაშთების რადიოაქტიური ასაკის დათარიღებისთვის, ჯერ კიდევ აქვს 6 პროტონი, მაგრამ ატომური მასა 14-ია. ნეიტრონების რაოდენობის გაანგარიშება იგივე ფორმულას იყენებს, ამიტომ 14-6 = 8, ასე რომ ნახშირბადი -14-ს ბირთვში აქვს 8 ნეიტრონი.