Kā atrast neitronu skaitu izotopā

Atomi veido visu matēriju. Viss ar masu un apjomu, liels vai mazs, satur atomus. Pārsteidzoši, bet sīkie atomi satur vēl mazākas daļiņas. Protoni, neitroni un elektroni ir visu atomu trīs galvenie komponenti. Šo trīs neiedomājami mazo daļiņu skaits un izvietojums nosaka tās saturošo atomu īpašības un uzvedību.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Lai atrastu neitronu skaitu izotopā, atņemiet protonu skaitu no izotopa atomu masas. Elementa atomu skaits ir vienāds ar protonu skaitu. Neitronu skaita aprēķināšana pēc tam kļūst par izotopa atomu masu, atņemot elementa atomu skaitu, vienādu ar neitronu skaitu. Urānam-235 ar atomu skaitli 92 neitronu skaits ir 235-92 = 143 vai 143 neitroni.

Gandrīz visi atomi satur trīs galvenās daļiņas: protonus, neitronus un elektronus. Protoni un neitroni veido atoma kodolu jeb centru. Elektroni, kas ir daudz mazāki par protoniem un neitroniem, riņķo ap kodolu, gaismas ātrumā riņķojot apkārt. Protoniem ir pozitīvs lādiņš, neitroniem nav uzlādes, un elektroniem ir negatīvs lādiņš. Neitrālā atomā protonu skaits ir vienāds ar elektronu skaitu, bet neitronu skaits ne vienmēr ir vienāds ar protonu skaitu.

Protonu skaits atomā nosaka, kāda veida elementu atoms veido. Ūdeņradim, pirmajam periodiskās tabulas elementam, ir tikai viens protons. Hēlijam, kas ir otrais uz periodiskās tabulas, ir divi protoni. Zeltam, periodiskās tabulas 79. numuram, ir 79 protoni. Periodiskā elementu tabula parāda elementus protonu skaita secībā atomos.

Elementa izotops nozīmē atomus ar vienādu atomu skaitu, bet atšķirīgiem masas skaitļiem. Tātad elementa izotopiem ir atšķirīgs neitronu skaits. Ūdeņradim ir trīs izotopi. Ūdeņradim, visizplatītākajai atoma formai, ir viens protons un viens elektrons. Deitērijam, vienam ūdeņraža izotopam, joprojām ir tikai viens protons un viens elektrons, bet tam ir arī viens neitrons. Tritijam, citam ūdeņraža izotopam, joprojām ir tikai viens protons un viens elektrons, bet tam ir divi neitroni.

Atoma masu veido apvienotās protonu un neitronu masas. Elektronu masa atoma kopējā masā ir niecīga. Protoni mēra apmēram vienu atomu masas vienību, un neitroni mēra tikai nedaudz vairāk nekā vienu atomu masas vienību. Lai atrastu neitronu skaitu atomā, atomu skaitu atņemiet no atoma masas.

Atomu skaitli un vidējo atomu masu var atrast periodiskajā tabulā. Dažādu izotopu masu bieži raksta kā daļu no izotopu nosaukuma. Urāns-235 nozīmē, ka urāna elementam ar atomu numuru 92 ir 92 protoni un atomu masa 235. No otras puses, urāna-238 masa ir 238, bet tajā joprojām ir tikai 92 protoni. Alternatīva izotopu rakstīšanas metode atomu masu parāda kā virsrakstu un atomu numuru kā apakš indeksu. Urānu-235 varētu uzrakstīt arī kā ²³⁵₉₂ U kur U ir urāna standarta saīsinājums.

Izmantojot ūdeņraža izotopus kā piemērus, "parastā" ūdeņraža atoma atoma masa ir 1, un atoma skaitlis ir 1, kas nozīmē, ka atomam ir tikai viens protons. Izmantojot formulu, atomu masa 1, no kuras atņemts atomu skaitlis vai protonu skaits, 1 dod vienādojumu 1-1 = 0, tātad ūdeņraža atomā ir 0 neitronu. No otras puses, ūdeņraža izotopa tritija atomu masa ir 3, bet ūdeņraža atomu skaits paliek 1, jo atomam ir tikai viens protons. Izmantojot vienādojumu, atoma masa, no kuras atņemts atomu skaitlis, ir vienāds ar neitronu skaitu, dod 3-1 = 2, tātad tritijam ir 2 neitroni.

Vēl vienam izplatītam elementam - ogleklim - ir arī vairāki izotopi. Normālā oglekļa atoma, atoma skaitlis 6, atoma masa ir 12. Izmantojot formulu, atoma masa, atņemot atomu skaitli, ir vienāda ar neitronu skaitu, parāda 12-6 = 6, tātad oglekļa-12 atomam ir 6 neitroni. Ogleklis-14, ko izmanto fosiliju, kas jaunāki par 10 000 gadiem, radioaktīvā vecuma datēšanai, joprojām satur 6 protonus, bet tā atomu masa ir 14 Aprēķinot neitronu skaitu, tiek izmantota tā pati formula, tātad 14-6 = 8, tātad oglekļa-14 kodolā ir 8 neitroni.