的质量数或质量的原子数为质子的数量,并在核内中子数的总和。这些粒子与核子名称互换使用,因此质量数代表它们的数量。
令N为存在的中子数,Z为质子数,如果我们称A为质量数,则:
A = N + Z
图1.半径的质量数为A = 226,以A = 222衰减为to,并发射出A = 4的氦核。资料来源:维基共享资源。过氧化物
质量数示例
以下是一些众所周知元素的质量数示例:
氢
最稳定和丰富的氢原子也是最简单的:1个质子和一个电子。由于氢核没有中子,因此A = Z = 1是正确的。
氧
氧核具有8个中子和8个质子,因此A = 16。
碳
地球上的生命基于碳的化学,碳是一个轻原子,原子核中有6个质子加上6个中子,因此A = 6 + 6 = 12。
铀
该元素比以前的元素重得多,以其放射性性质而闻名。铀核有92个质子和146个中子。那么它的质量数是A = 92 + 146 = 238。
如何获得质量数?
如前所述,元素的质量数A始终对应于质子数与原子核所包含的中子数之和。它也是一个整数,但是…关于两个量之间的关系是否有任何规则?
让我们看看:除了铀之外,上述所有元素都是轻元素。正如我们所说,氢原子是最简单的。它没有中子,至少在其最丰富的形式中没有,在氧气和碳中,质子和中子的数量相等。
其他轻元素也可能发生这种情况,例如氮气,这是生命中另一个非常重要的气体,它具有7个质子和7个中子。但是,随着原子核变得更复杂且原子变得更重,中子的数量将以不同的速率增加。
与轻元素不同,具有92个质子的铀的中子量约为中子的1.5倍:1.5 x 92 = 1.5 x 92 = 138。
如您所见,它的中子数量非常接近146。
图2.稳定性曲线。资料来源:F. Zapata。
所有这些都在图2的曲线中显而易见。这是N与Z的关系图,称为核稳定性曲线。在这里,您可以看到轻原子的质子数量与中子相同,以及Z = 20时中子的数量如何增加。
这样,大原子变得更稳定,因为过量的中子会减少质子之间的静电排斥。
原子符号
快速描述原子类型的一种非常有用的表示法如下:元素符号以及相应的原子数和质量数如下图所示:
图3.原子符号。资料来源:F. Zapata。
在此表示法中,先前示例中的原子为:
有时使用另一个更舒适的表示法,其中仅使用元素的符号和质量数表示原子,而忽略原子数。这样,将12 6 C简写为碳12,将16 8 O表示为氧16,以此类推。
同位素
原子核中的质子数决定了元素的性质。例如,每个原子核包含29个质子的原子,无论如何都是铜原子。
假设铜原子由于任何原因失去电子,它仍然是铜。但是现在它是一个离子原子。
原子核获得或失去质子更困难,但在自然界中它可能发生。例如,在恒星内部,重元素由轻元素连续形成,因为恒星核的行为就像聚变反应堆。
就在地球上,有一种放射性衰变现象,其中一些不稳定的原子排出核子并释放出能量,转化为其他元素。
最后,某个元素的原子有可能具有不同的质量数,在这种情况下,它是一个同位素。
一个很好的例子是众所周知的碳14或放射性碳,它可以用来标定考古物体的日期和用作生化示踪剂。它是相同的碳,具有相同的化学性质,但带有两个额外的中子。
碳14的含量比稳定同位素碳12的含量低,并且它也具有放射性。这意味着随着时间的流逝,它会衰减,释放出能量和粒子,直到它变成稳定的元素(在这种情况下为氮)为止。
碳同位素
碳以几种同位素的混合物形式存在于自然界中,其中最丰富的是上述12 6 C或碳12。除碳14外,还有13 6 C和一个额外的中子。
这在自然界中很常见,例如已知10种稳定的锡同位素。相反,铍和钠中只有一个同位素是已知的。
每种天然或人工同位素都有不同的转化率。同样,有可能在实验室中创建人造同位素,这些人造同位素通常很不稳定,并且在很短的几分之一秒内就会发生放射性衰变,而其他同位素则需要更长的时间,只要地球的寿命更长或更长时间。
碳的自然同位素表
碳同位素 | 原子数Z | 质量数A | 丰富% |
---|---|---|---|
12 6摄氏度 | 6 | 12 | 98.89 |
13 6摄氏度 | 6 | 13 | 1.11 |
14 6摄氏度 | 6 | 14 | 痕迹 |
工作实例
-范例1
13 7 N和14 7 N有什么区别?
回复
两者都是氮原子,因为它们的原子序数为7。但是,其中一个同位素(A = 13)的中子少了一个,而14 7 N是最丰富的同位素。
-示例2
汞原子的原子核中有多少个中子,表示为201 80 Hg?
回复
由于A = 201且Z = 80,因此也知道:
A = Z + N
N = A-Z = 201-80 = 121
结论是汞原子具有121个中子。
参考文献
- Connor,N。什么是核子-原子核的结构-定义。从以下站点中恢复:periodic-table.org。
- Knight,R.,2017年。《科学家与工程物理:一种策略方法》。皮尔森
- 西曼·泽曼斯基。2016.大学物理与现代物理学。14日 第2卷。
- Tippens,P。2011。《物理:概念与应用》。第7版。麦格劳·希尔。
- 维基百科。质量数。摘自:en.wikipedia.org。