Proton, neutron dan isotop

Setiap nukleus terbina daripada dua jenis nukleon:

• proton: cas +e, jisim kira-kira 1.0073 u
• neutron: tiada cas, jisim kira-kira 1.0087 u. Ia dikenal pasti oleh James Chadwick pada 1932.

Tiga nombor menerangkan sesuatu nukleus:

• Z, iaitu nombor atom: bilangan proton. Nombor ini menentukan unsur. Z = 6 sentiasa karbon; Z = 92 sentiasa uranium.
• N, iaitu nombor neutron.
• A, iaitu nombor jisim: jumlah bilangan nukleon.

A = Z + N.

Cara piawai menulis nuklid ialah dengan A di kiri atas dan Z di kiri bawah simbol: ¹⁴₆C ialah karbon dengan A = 14 dan Z = 6, jadi N = 14 − 6 = 8. Anda juga akan melihatnya ditulis sebagai karbon-14 atau C-14. Dalam bentuk ini, Z perlu dirujuk kerana simbol itu sudah menunjukkan unsurnya.

Isotop ialah nukleus dengan Z yang sama tetapi N yang berbeza. Isotop ialah unsur yang sama dengan jisim yang berbeza.

• Karbon-12 (6 proton, 6 neutron) ialah yang paling biasa, iaitu kira-kira 99 peratus karbon semula jadi.
• Karbon-13 (6 proton, 7 neutron) membentuk kira-kira 1 peratus.
• Karbon-14 (6 proton, 8 neutron) bersifat radioaktif dan amat jarang ditemui, iaitu kira-kira satu atom karbon dalam satu trilion.

Hidrogen mempunyai tiga isotop yang terkenal: hidrogen-1 biasa (satu proton), deuterium (hidrogen-2, satu proton dan satu neutron) dan tritium (hidrogen-3, satu proton dan dua neutron). Air yang dibuat dengan deuterium dipanggil air berat. Anda akan bertemu dengan D dan T sekali lagi dalam dunia pelakuran.

Kimia bergantung pada cara elektron sesuatu atom tersusun, dan atom neutral mempunyai bilangan elektron yang sama dengan proton. Isotop bagi satu unsur mempunyai bilangan elektron yang sama, jadi isotop-isotop itu hampir sama dalam tindak balas kimia. Perbezaannya ialah jisim dan, selalunya, kestabilan nukleus.

Mengira jisim. Jisim nuklear ditulis dalam unit jisim atom: 1 u ialah tepat satu perdua belas daripada jisim atom karbon-12, iaitu kira-kira 1.6605 × 10⁻²⁷ kg. Oleh sebab itu, nombor jisim A hampir sama dengan jisim dalam u. Karbon-12 mempunyai tepat 12 u mengikut takrif.

Jisim atom yang dicetak pada jadual berkala ialah purata campuran isotop semula jadi. Klorin disenaraikan sebagai 35.45 kerana klorin semula jadi terdiri kira-kira daripada tiga bahagian klorin-35 kepada satu bahagian klorin-37. Tiada satu atom klorin pun yang sebenarnya mempunyai jisim itu.