Обновлено:

Число нейтронов

На этой странице вы научитесь рассчитывать число нейтронов для любого химического элемента и его изотопа. Мы объясняем, что такое массовое и атомное число, и приводим простую формулу. Это полезно для школьников, студентов и всех, кто изучает химию и физику.

Что такое нейтрон и почему его число важно?

Нейтрон — это одна из трёх основных частиц, составляющих атом, наряду с протоном и электроном. В отличие от протона, который несёт положительный заряд, и электрона с отрицательным зарядом, нейтрон электрически нейтрален. Вместе с протонами нейтроны образуют атомное ядро.

Количество нейтронов в ядре определяет изотоп химического элемента. Изотопы одного и того же элемента имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Это напрямую влияет на стабильность атома: некоторые изотопы стабильны, в то время как другие (радиоактивные) со временем распадаются. Знание числа нейтронов — ключ к пониманию ядерной физики, химии и множества прикладных наук, от медицины до энергетики.

Основные понятия для расчёта

Чтобы вычислить число нейтронов, вам нужно знать два ключевых параметра атома: атомный номер и массовое число.

Атомный номер (Z)

Атомный номер (обозначается как Z) — это количество протонов в ядре атома. Это уникальная характеристика каждого химического элемента, которая определяет его место в Периодической таблице Менделеева. Например:

В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, но для расчёта нейтронов важны именно протоны.

Массовое число (A)

Массовое число (обозначается как A) — это общее число протонов и нейтронов в атомном ядре. Поскольку масса электрона пренебрежимо мала, массовое число примерно равно округлённому значению атомной массы элемента. Важно понимать, что массовое число относится к конкретному изотопу.

Изотопы обычно обозначают названием элемента и его массовым числом. Например:

Оба атома — углерод, так как у них Z = 6, но они разные изотопы из-за разного числа нейтронов.

Формула и пошаговая инструкция

Расчёт числа нейтронов (N) выполняется по очень простой формуле:

N = A - Z

Где:

Пошаговый алгоритм расчёта:

  1. Определите элемент. Найдите его в Периодической таблице Менделеева.
  2. Найдите атомный номер (Z). Это порядковый номер элемента в таблице. Запишите его.
  3. Узнайте массовое число (A). Это самый важный шаг. Если в задаче указан конкретный изотоп (например, “кислород-18” или “¹⁸O”), то A = 18. Если изотоп не указан, обычно подразумевается самый распространённый в природе стабильный изотоп. Его массовое число можно найти в справочниках или подробных таблицах изотопов.
  4. Вычтите атомный номер из массового числа. Результат и будет количеством нейтронов в ядре атома.

Примеры расчётов

Давайте рассмотрим несколько практических примеров.

Пример 1: Кальций-40

  1. Элемент: Кальций (Ca).
  2. Атомный номер (Z): Находим в таблице, Z = 20.
  3. Массовое число (A): В названии изотопа указано A = 40.
  4. Расчёт: N = 40 - 20 = 20. Ответ: В атоме кальция-40 содержится 20 нейтронов.

Пример 2: Уран-238

  1. Элемент: Уран (U).
  2. Атомный номер (Z): Z = 92.
  3. Массовое число (A): A = 238.
  4. Расчёт: N = 238 - 92 = 146. Ответ: В атоме урана-238 содержится 146 нейтронов.

Пример 3: Сравнение изотопов водорода

У водорода три основных изотопа:

Этот пример наглядно показывает, как при неизменном числе протонов (Z=1) число нейтронов меняется в зависимости от изотопа.

Таблица для быстрого расчёта

ЭлементСимволАтомный номер (Z)Самый распространённый изотоп (A)Число нейтронов (N)
ВодородH110
ГелийHe242
УглеродC6126
АзотN7147
КислородO8168
НатрийNa112312
АлюминийAl132714
ЖелезоFe265630
ЗолотоAu79197118

Заключение

Расчёт числа нейтронов — это фундаментальный навык в химии и физике, который требует знания всего двух параметров: атомного номера и массового числа. Понимание разницы между этими понятиями и концепцией изотопов позволяет не просто решать учебные задачи, но и глубже осознать строение материи. Используя простую формулу N = A - Z, вы можете легко определить состав атомного ядра для любого элемента и его изотопа.

Часто задаваемые вопросы

Как найти число нейтронов в атоме?

Чтобы найти число нейтронов, нужно из массового числа (A) вычесть атомный номер (Z). Формула: N = A - Z.

Что такое массовое число атома?

Массовое число (A) — это суммарное количество протонов и нейтронов в ядре атома. Оно всегда является целым числом и соответствует конкретному изотопу.

Где взять атомный и массовый номер для расчёта?

Атомный номер (Z) находится в Периодической таблице Менделеева и соответствует порядковому номеру элемента. Массовое число (A) указывается в названии изотопа (например, Уран-235 имеет A=235).

Чему равно число нейтронов в атоме углерода-14?

У углерода атомный номер Z=6. Для изотопа углерода-14 массовое число A=14. Число нейтронов: N = 14 - 6 = 8.

Почему у разных изотопов одного элемента разное число нейтронов?

Изотопы имеют одинаковое число протонов (одинаковый атомный номер Z), но разное число нейтронов, что приводит к разному массовому числу (A).

Может ли число нейтронов быть отрицательным?

Нет, число нейтронов не может быть отрицательным. Это всегда целое неотрицательное число, так как оно отражает количество частиц в ядре.

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.