Bir İzotoptaki Nötron Sayısı Nasıl Bulunur?

Atomlar tüm maddeleri oluşturur. Kütlesi ve hacmi olan büyük veya küçük her şey atom içerir. Şaşırtıcı bir şekilde, küçük atomlar daha da küçük parçacıklar içerir. Protonlar, nötronlar ve elektronlar, tüm atomların üç ana bileşenidir. Bu düşünülemeyecek kadar küçük olan bu üç parçacığın sayısı ve düzeni, onları içeren atomların özelliklerini ve davranışlarını belirler.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Bir izotoptaki nötron sayısını bulmak için, izotopun atom kütlesinden proton sayısını çıkarın. Elementin atom numarası proton sayısına eşittir. Nötron sayısını hesaplamak daha sonra izotopun atom kütlesi eksi elementin atom numarası nötron sayısına eşittir. Atom numarası 92 olan uranyum-235 için nötron sayısı 235-92=143 veya 143 nötrondur.

Hemen hemen tüm atomlar üç ana parçacık içerir: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Protonlar ve nötronlar, atomun çekirdeğini veya merkezini oluşturur. Proton ve nötronlardan çok daha küçük olan elektronlar, ışık hızında hareket ederek çekirdeğin etrafında dönerler. Protonların pozitif yükü vardır, nötronların yükü yoktur ve elektronların negatif yükü vardır. Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşittir, ancak nötron sayısı her zaman proton sayısına eşit değildir.

Bir atomdaki proton sayısı, atomun ne tür bir element oluşturduğunu belirler. Periyodik tablodaki ilk element olan hidrojenin sadece bir protonu vardır. Periyodik tabloda ikinci olan helyum, iki protona sahiptir. Periyodik tablodaki 79 numaralı altın, 79 protona sahiptir. Periyodik Element Tablosu, elementleri atomlardaki proton sayılarına göre gösterir.

Bir elementin izotopu, aynı atom numarasına ancak farklı kütle numaralarına sahip atomlar anlamına gelir. Bu nedenle, bir elementin izotoplarının farklı sayıda nötronu vardır. Hidrojenin üç izotopu vardır. Atomun en yaygın şekli olan hidrojenin bir protonu ve bir elektronu vardır. Hidrojenin bir izotopu olan döteryum, hala sadece bir protona ve bir elektrona sahiptir, fakat aynı zamanda bir nötrona da sahiptir. Hidrojenin başka bir izotopu olan trityum, hala sadece bir protona ve bir elektrona sahiptir, ancak iki nötrona sahiptir.

Bir atomun kütlesi, proton ve nötronların birleşik kütlelerinden oluşur. Elektronların kütlesi, atomun toplam kütlesi içinde ihmal edilebilir. Protonlar yaklaşık bir atomik kütle birimini ölçer ve nötronlar bir atomik kütle biriminden yalnızca biraz fazlasını ölçer. Atomdaki nötron sayısını bulmak için atom numarasını atom kütlesinden çıkarın.

Atom numarası ve ortalama atom kütlesi periyodik tabloda bulunabilir. Bununla birlikte, farklı izotopların kütlesi genellikle izotop adının bir parçası olarak yazılır. Uranyum-235, atom numarası 92 olan uranyum elementinin 92 protona ve 235 atom kütlesine sahip olduğu anlamına gelir. Öte yandan, uranyum-238'in kütlesi 238'dir, ancak yine de sadece 92 protonu vardır. Bir izotop yazmanın alternatif bir yöntemi, atom kütlesini bir üst simge ve atom numarasını bir alt simge olarak gösterir. Uranyum-235 olarak da yazılabilir ²³⁵₉₂ U, burada U, uranyum için standart kısaltmadır.

Örnek olarak hidrojen izotoplarını kullanırsak, "normal" hidrojen atomunun atom kütlesi 1'dir ve atom numarası 1'dir, yani atomun yalnızca bir protonu vardır. Formülü kullanarak, 1'in atom kütlesi eksi atom numarası veya 1'in proton sayısı, 1-1 = 0 denklemini verir, bu nedenle hidrojen atomunun 0 nötronu vardır. Öte yandan, bir hidrojen izotopu olan trityum, atom kütlesi 3'tür, ancak atomun yalnızca bir protonu olduğu için hidrojenin atom numarası 1 olarak kalır. Denklemi kullanarak, atom kütlesi eksi atom numarası nötron sayısına eşittir, 3-1=2 verir, yani trityum 2 nötrona sahiptir.

Diğer bir ortak element olan karbonun da birkaç izotopu vardır. Atom numarası 6 olan normal karbon atomunun atom kütlesi 12'dir. Formülü kullanarak, atom kütlesi eksi atom numarası nötron sayısına eşittir, 12-6 = 6'yı gösterir, dolayısıyla karbon-12 atomunun 6 nötronu vardır. 10.000 yaşın altındaki fosillerin radyoaktif yaş tayini için kullanılan karbon-14, hala 6 protona sahiptir, ancak atom kütlesi 14'tür. Nötron sayısını hesaplamak aynı formülü kullanır, yani 14-6=8, yani karbon-14'ün çekirdeğinde 8 nötron vardır.