Как найти массу нейтронов в изотопе

Была ли эта статья полезной?

Atoms make up all matter. Everything with mass and volume, big or small, contains atoms. Amazingly enough, the tiny atoms contain even smaller particles. Protons, neutrons and electrons are the three main components of all atoms. The number and arrangement of these three unimaginably small particles determines the properties and behavior of the atoms that contain them.

Particles in Atoms

Almost all atoms contain three main particles: protons, neutrons and electrons. Protons and neutrons make up the nucleus, or center, of the atom. Electrons, much smaller than the protons and neutrons, circle the nucleus, zipping around at the speed of light. Protons have a positive charge, neutrons have no charge, and electrons have a negative charge. In a neutral atom, the number of protons equals the number of electrons, but the number of neutrons doesn’t always equal the number of protons.

Identifying Atoms

The number of protons in an atom determines which kind of element the atom forms. Hydrogen, first element on the periodic table, has only one proton. Helium, second on the periodic table, has two protons. Gold, number 79 on the periodic table, has 79 protons. The Periodic Table of Elements shows the elements in order of the number of protons in the atoms.

Isotopes of Atoms

An isotope of an element means atoms with the same atomic number but different mass numbers. So, isotopes of an element have a different number of neutrons. Hydrogen has three isotopes. Hydrogen, the most common form of the atom, has one proton and one electron. Deuterium, one isotope of hydrogen, still only has one proton and one electron, but also has one neutron. Tritium, another isotope of hydrogen, still only has one proton and one electron but has two neutrons.

Calculating Neutrons

The mass of an atom consists of the combined masses of the protons and neutrons. The mass of the electrons is negligible in the overall mass of the atom. Protons measure about one atomic mass unit and neutrons measure only slightly more than one atomic mass unit. To find the number of neutrons in the atom, subtract the atomic number from the atomic mass.

The atomic number and the average atomic mass can be found on the periodic table. The mass of different isotopes is often written as part of the name of the isotope, however. Uranium-235 means the element uranium, atomic number 92, has 92 protons and an atomic mass of 235. On the other hand, uranium-238 has a mass of 238 but still has only 92 protons. An alternate method of writing an isotope shows the atomic mass as a superscript and the atomic number as a subscript. Uranium-235 could also be written as ²³⁵₉₂ U where U is the standard abbreviation for uranium.

Using the hydrogen isotopes as examples, the “normal” atom of hydrogen has an atomic mass of 1, and the atomic number is 1, meaning the atom only has one proton. Using the formula, the atomic mass of 1 minus the atomic number, or number of protons, of 1 gives the equation 1-1=0, so the hydrogen atom has 0 neutrons. On the other hand, tritium, an isotope of hydrogen, has an atomic mass of 3 but the atomic number of hydrogen remains 1 because the atom only has one proton. Using the equation, atomic mass minus atomic number equals the number of neutrons, gives 3-1=2, so tritium has 2 neutrons.

Another common element, carbon, also has several isotopes. The normal carbon atom, atomic number 6, has an atomic mass of 12. Using the formula, atomic mass minus atomic number equals number of neutrons, shows 12-6=6, so the carbon-12 atom has 6 neutrons. Carbon-14, used for radioactive age dating of fossils under 10,000 years old, still has 6 protons but has an atomic mass of 14. Calculating the number of neutrons uses the same formula, so 14-6=8, so carbon-14 has 8 neutrons in its nucleus.

Атомы составляют всю материю. Все с массой и объемом, большим или маленьким, содержит атомы. Удивительно, но крошечные атомы содержат еще более мелкие частицы. Протоны, нейтроны и электроны являются тремя основными компонентами всех атомов. Количество и расположение этих трех невообразимо маленьких частиц определяет свойства и поведение атомов, которые их содержат.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Чтобы найти число нейтронов в изотопе, вычтите количество протонов из атомной массы изотопа. Атомный номер элемента равен количеству протонов. Расчет количества нейтронов затем становится атомной массой изотопа минус атомный номер элемента равен числу нейтронов. Для урана-235 с атомным номером 92 число нейтронов составляет 235-92 = 143 или 143 нейтрона.

Частицы в атомах

Почти все атомы содержат три основные частицы: протоны, нейтроны и электроны. Протоны и нейтроны составляют ядро ​​или центр атома. Электроны, намного меньшие, чем протоны и нейтроны, окружают ядро, перемещаясь со скоростью света. Протоны имеют положительный заряд, нейтроны не имеют заряда, а электроны имеют отрицательный заряд. В нейтральном атоме число протонов равно количеству электронов, но число нейтронов не всегда равно количеству протонов.

Идентификация атомов

Количество протонов в атоме определяет, какой тип элемента образует атом. Водород, первый элемент периодической таблицы, имеет только один протон. Гелий, второй в периодической таблице, имеет два протона. Золото, номер 79 в периодической таблице, имеет 79 протонов. Периодическая таблица элементов показывает элементы в порядке количества протонов в атомах.

Изотопы атомов

Изотоп элемента означает атомы с одинаковым атомным номером, но разными массовыми числами. Итак, изотопы элемента имеют разное количество нейтронов. Водород имеет три изотопа. Водород, наиболее распространенная форма атома, имеет один протон и один электрон. Дейтерий, один изотоп водорода, все еще имеет только один протон и один электрон, но также имеет один нейтрон. Тритий, другой изотоп водорода, все еще имеет только один протон и один электрон, но имеет два нейтрона.

Расчет нейтронов

Масса атома состоит из объединенных масс протонов и нейтронов. Масса электронов ничтожна в общей массе атома. Протоны измеряют примерно одну атомную единицу массы, а нейтроны измеряют лишь немного больше, чем одна атомная единица массы. Чтобы найти число нейтронов в атоме, вычтите атомный номер из атомной массы.

Атомный номер и среднюю атомную массу можно найти в периодической таблице. Однако масса различных изотопов часто пишется как часть названия изотопа. Уран-235 означает, что элемент уран с атомным номером 92 имеет 92 протона и атомную массу 235. С другой стороны, уран-238 имеет массу 238, но все еще имеет только 92 протона. Альтернативный метод написания изотопа показывает атомную массу как верхний индекс и атомный номер как нижний индекс. Уран-235 также может быть записан как ²³⁵ ₉₂ U, где U – стандартное сокращение для урана.

Используя в качестве примера изотопы водорода, «нормальный» атом водорода имеет атомную массу 1, а атомный номер равен 1, что означает, что атом имеет только один протон. Используя формулу, атомная масса 1 минус атомное число или число протонов, равное 1, дает уравнение 1-1 = 0, поэтому атом водорода имеет 0 нейтронов. С другой стороны, тритий, изотоп водорода, имеет атомную массу 3, но атомное число водорода остается 1, потому что атом имеет только один протон. Используя уравнение, атомная масса минус атомное число равно числу нейтронов, дает 3-1 = 2, поэтому у трития есть 2 нейтрона.

Другой общий элемент, углерод, также имеет несколько изотопов. Нормальный атом углерода, атомный номер 6, имеет атомную массу 12. Используя формулу, атомная масса минус атомное число равно числу нейтронов, показывает 12-6 = 6, поэтому атом углерода-12 имеет 6 нейтронов. Углерод-14, используемый для датирования радиоактивного возраста окаменелостей в возрасте до 10 000 лет, все еще имеет 6 протонов, но имеет атомную массу 14. Для расчета количества нейтронов используется та же формула, поэтому 14-6 = 8, поэтому углерод-14 имеет 8 нейтронов в его ядре.