Varje atomkärna, utom väte, innehåller både protoner och neutroner. Kärnor är för små för att ses, även med ett mikroskop, och nukleonerna (som är den generiska termen för protoner och neutroner) är ännu mindre. Det gör det möjligt att räkna antalet neutroner, men forskarna vet fortfarande hur många som finns i kärnorna i varje isotop av varje element. Hur vet de det? De använder tekniker som masspektrometri för att mäta den totala massan av atomerna i ett visst element. När de väl vet den totala massan är resten lätt.
Totalt massan av en atom 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 av ett element är summan av massorna av dess nukleoner. Antalet protoner är detsamma för varje atom i ett visst grundämne, 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 är kvar med antalet neutroner.
Atommassan är lika med antalet protoner plus antalet neutroner, så du hitta antalet neutroner genom att subtrahera antalet protoner (dvs. atomnumret) från atommassan (i atommassaenheter). Avrunda atommassan till närmaste heltal för att hitta antalet neutroner i den vanligaste isotopen.
Använd den periodiska Tabellen
Det periodiska systemet listar alla grundämnen genom att öka antalet protoner , så platsen som ett element upptar i tabellen berättar automatiskt hur många protoner som finns i dess kärna. Detta är elementets atomnummer, och det visas precis under symbolen för elementet. Bredvid finns ett annat tal, som är atommassan. Detta tal är alltid större än atomnumret det och innehåller ofta en bråkdel, eftersom det är ett genomsnitt av atommassorna för alla naturligt förekommande isotoper av det elementet. Du kan använda den för att bestämma det genomsnittliga antalet protoner i kärnan av det elementet.
Proceduren kunde inte vara enklare. Avrunda atommassan till närmaste heltal och subtrahera sedan elementets atomnummer från det. Skillnaden är lika med antalet neutroner.
Exempel
Hur många neutroner är i genomsnitt i urankärnan?
Uran är det 92:a grundämnet i det periodiska systemet, så dess atomnummer 92 och det har 92 protoner i sin kärna. Det periodiska systemet listar atommassan som 238,039 amu. Avrunda atommassan till 238, subtrahera atomnumret och du har 146 neutroner kvar. Uran har ett stort antal neutroner i förhållande till antalet protoner, vilket är anledningen till att alla dess isotoper är radioaktiva.
Antalet neutroner i en isotop
Antalet neutroner i kärnan av ett visst grundämne kan variera, och varje version av grundämnet med dess karakteristiska antal neutroner är känd som en isotop. Alla utom 20 grundämnen 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 grundämne består av ett helt antal protoner och neutroner, så dess atommassa är den enkla summan av dessa nukleoner. Atommassan för en isotop är aldrig fraktionerad. Forskare har två sätt att beteckna en isotop. Med en isotop av kol som exempel kan du skriva den som C-14 eller 14C. Talet är atommassan. Subtrahera grundämnets atomnummer från isotopens atommassa, och resultatet är antalet neutroner i den isotopens kärna.
I fallet med C-14 är kolets atomnummer 6, så det måste finnas 8 neutroner i kärnan. Det är två fler än den vanligare, balanserade isotopen, C-12. Den extra massan gör C-14 radioaktiv.
