Innehåll
Varje atomkärna, utom väte, innehåller både protoner och neutroner. Kärnor är för små för att se, även med ett mikroskop, och nukleonerna (som är den generiska termen för protoner och neutroner) är ännu mindre. Det låter ut räkna antalet neutroner, men ändå vet forskare hur många som finns i kärnorna i varje isotop av varje element. Hur vet de? De använder tekniker som masspektrometri för att mäta den totala massan hos atomerna i ett visst element. När de väl vet den totala massan är resten lätt.
En atoms totala massa är summan av alla dess protoner, neutroner och elektroner, men elektroner är så lätta att de för alla praktiska ändamål inte spelar någon roll. Det betyder att massan hos ett element är summan av massorna i dess nukleoner. Antalet protoner är detsamma för varje atom i ett visst element, och protoner och neutroner har samma massa, så allt du behöver göra är att subtrahera antalet protoner från atommassan, mätt i atommassaenheter (amu), och du har kvar med antalet neutroner.
TL; DR (för lång; läste inte)
TL; DR (för lång; läste inte)
Atommassan är lika med antalet protoner plus antalet neutroner, så du hittar antalet neutroner genom att subtrahera antalet protoner (dvs atomtalet) från atommassan (i atommasseenheter). Rundat atommassan till närmaste heltal för att hitta antalet neutroner i den vanligaste isotopen.
Använd det periodiska systemet
Den periodiska tabellen visar alla element genom att öka antalet protoner, så platsen som ett element upptar i tabellen säger automatiskt hur många protoner som finns i dess kärna. Detta är elementets atomnummer och det visas rätt under symbolen för elementet. Bredvid det finns ett annat nummer, som är atommassan. Detta antal är alltid större än atomnumret och innehåller ofta en bråkdel, eftersom det är ett genomsnitt av atommassorna i alla naturligt förekommande isotoper i det här elementet. Du kan använda den för att bestämma det genomsnittliga antalet protoner i kärnan i det elementet.
Förfarandet kan inte vara enklare. Runda atommassan till närmaste heltal och subtrahera sedan elementets atomnummer från det. Skillnaden är lika med antalet neutroner.
Exempel
1. Vad är antalet neutroner i genomsnitt i urankärnan?
Uran är det 92: e elementet i den periodiska tabellen, så dess atomnummer 92 och det har 92 protoner i sin kärna. Den periodiska tabellen visar atommassan som 238.039 amu. Rundat atommassan till 238, subtrahera atomnumret och du är kvar med 146 neutroner. Uran har ett stort antal neutroner relativt antalet protoner, varför alla dess isotoper är radioaktiva.
Antalet neutroner i en isotop
Antalet neutroner i kärnan i ett visst element kan variera, och varje version av elementet med dess karakteristiska antal neutroner kallas en isotop. Alla utom 20 element har mer än en isotop, och vissa har många. Tin (Sn) toppar listan med tio isotoper följt av xenon (Xe) med nio.
Varje isotop av ett element består av ett helt antal protoner och neutroner, så dess atommassa är den enkla summan av dessa nukleoner. Atommassan för en isotop är aldrig bråkdel. Forskare har två sätt att beteckna en isotop. Om du tar en isotop av kol som exempel kan du skriva den som C-14 eller 14C. Talet är atommassan. Subtrahera atomnumret för elementet från isotopens atommassa, och resultatet är antalet neutroner i kärnan i den isotopen.
När det gäller C-14 är atomantalet kol 6, så det måste finnas 8 neutroner i kärnan. Det är två mer än den vanligare, balanserade isotopen, C-12. Den extra massan gör C-14 radioaktiv.