Каждое атомное ядро, кроме водорода, содержит как протоны, так и нейтроны. Ядра слишком малы, чтобы их можно было увидеть даже под микроскопом, а нуклоны (это общий термин для протонов и нейтронов) еще меньше. Это позволяет подсчитать количество нейтронов, но ученые все еще знают, сколько в ядрах каждого изотопа каждого элемента. Откуда они знают? Они используют такие методы, как масс-спектрометрия, для измерения общей массы атомов конкретного элемента. Как только они узнают общую массу, остальное легко.

Общая масса атома - это сумма всех его протонов, нейтронов и электронов, но электроны настолько легки, что для всех практических целей они не имеют значения. Это означает, что масса элемента является суммой масс его нуклонов. Число протонов одинаково для каждого атома определенного элемента, а протоны и нейтроны имеют одинаковую массу, поэтому все, что вам нужно сделать, это вычесть количество протонов из атомной массы, измеренное в единицах атомной массы (amu), и вы остались с количеством нейтронов.

Используйте периодическую таблицу

Периодическая таблица перечисляет все элементы, увеличивая число протонов, поэтому место, которое элемент занимает в таблице, автоматически сообщает вам, сколько протонов находится в его ядре. Это атомный номер элемента, и он отображается прямо под символом для элемента. Рядом с ним другое число, которое является атомной массой. Это число всегда больше атомного номера и часто содержит дробь, потому что это среднее от атомных масс всех естественных изотопов этого элемента. Вы можете использовать его для определения среднего количества протонов в ядре этого элемента.

Процедура не может быть проще. Округлите атомную массу до ближайшего целого числа, затем вычтите из нее атомный номер элемента. Разница равна количеству нейтронов.
пример

1. Сколько в среднем нейтронов в ядре урана?

Уран является 92-м элементом в периодической таблице, поэтому его атомный номер 92, и в его ядре 92 протона. Периодическая таблица перечисляет атомную массу как 238.039 amu. Округлите атомную массу до 238, вычтите атомный номер, и у вас останется 146 нейтронов. Уран имеет большое количество нейтронов по отношению к числу протонов, поэтому все его изотопы радиоактивны.

Количество нейтронов в изотопе

Количество нейтронов в ядре конкретного элемента может варьироваться, и каждый вариант элемента с его характерным числом нейтронов известен как изотоп. Все элементы, кроме 20, имеют более одного изотопа, а некоторые имеют много. Олово (Sn) возглавляет список с десятью изотопами, сопровождаемыми ксеноном (Xe) с девятью.

Каждый изотоп элемента состоит из целого числа протонов и нейтронов, поэтому его атомная масса представляет собой простую сумму этих нуклонов. Атомная масса для изотопа никогда не бывает дробной. У ученых есть два способа обозначить изотоп. Взяв в качестве примера изотоп углерода, вы можете записать его как C-14 или 14C. Число - это атомная масса. Вычтите атомный номер элемента из атомной массы изотопа, и в результате получите число нейтронов в ядре этого изотопа.

В случае С-14 атомное число углерода равно 6, поэтому в ядре должно быть 8 нейтронов. Это на два больше, чем у более распространенного сбалансированного изотопа С-12. Дополнительная масса делает С-14 радиоактивным.