Protonlar, nötronlar ve izotoplar

Her çekirdek iki tür nükleondan oluşur:

• proton: yükü +e, kütlesi yaklaşık 1,0073 u
• nötron: yükü yoktur, kütlesi yaklaşık 1,0087 u. James Chadwick tarafından 1932 yılında tanımlanmıştır.

Bir çekirdeği üç sayı tanımlar:

• Z, atom sayısı: protonların sayısıdır. Bu, elementi belirler. Z = 6 her zaman karbondur; Z = 92 her zaman uranyumdur.
• N, nötron sayısıdır.
• A, kütle sayısıdır: nükleonların toplam sayısıdır.

A = Z + N.

Bir nüklidi yazmanın standart yolu, A'yı sembolün sol üstüne ve Z'yi sol altına yazmaktır: ¹⁴₆C, A = 14 ve Z = 6 olan karbondur; bu nedenle N = 14 − 6 = 8. Bunu karbon-14 veya C-14 şeklinde de görebilirsin. Bu yazımda Z'ye bakmak gerekir, çünkü sembol zaten elementin ne olduğunu gösterir.

İzotoplar, Z'leri aynı, N'leri farklı olan çekirdeklerdir. Farklı kütlelere sahip aynı elementlerdir.

• Karbon-12 (6 proton, 6 nötron) açık ara en yaygın olanıdır; doğal karbonun yaklaşık yüzde 99'unu oluşturur.
• Karbon-13 (6 proton, 7 nötron) yaklaşık yüzde 1'ini oluşturur.
• Karbon-14 (6 proton, 8 nötron) radyoaktiftir ve son derece nadirdir; trilyonda yaklaşık bir karbon atomunda bulunur.

Hidrojenin iyi bilinen üç izotopu vardır: sıradan hidrojen-1 (bir proton), döteryum (hidrojen-2, bir proton ve bir nötron) ve trityum (hidrojen-3, bir proton ve iki nötron). Döteryumla yapılmış suya ağır su denir. Füzyon dünyasında hem D hem de T ile tekrar karşılaşacaksın.

Kimya, bir atomun elektronlarının nasıl düzenlendiğine bağlıdır ve nötr bir atomda elektron sayısı proton sayısına eşittir. Bir elementin izotoplarında elektron sayısı aynı olduğundan, kimyasal tepkimelerde neredeyse aynı şekilde davranırlar. Farklı olan, çekirdeğin kütlesi ve çoğu zaman kararlılığıdır.

Kütleyi saymak. Nükleer kütleler atomik kütle birimi ile yazılır: 1 u, bir karbon-12 atomunun kütlesinin tam olarak on ikide biridir ve bu yaklaşık 1,6605 × 10⁻²⁷ kg değerindedir. Bu nedenle A kütle sayısı, u cinsinden kütleye yakındır. Tanım gereği karbon-12 tam olarak 12 u'dur.

Periyodik tabloda yazan atomik kütle, izotopların doğadaki karışımının ortalamasıdır. Klorun değeri 35,45 olarak gösterilir, çünkü doğal klor yaklaşık üçte bir oranında klor-35 ve dörtte bir oranında klor-37 içerir. Aslında hiçbir tek klor atomu bu kütleye sahip değildir.