Odkrycie neutronu — izotopy tego samego pierwiastka

Co się właśnie stało?

Jądro atomu węgla ma zawsze dokładnie 6 protonów — to one decydują, że pierwiastek jest węglem. Liczba neutronów może się jednak różnić: 6, 7 albo 8 neutronów daje kolejno węgiel-12, węgiel-13 i węgiel-14. Chemicznie to wciąż ten sam pierwiastek (te same elektrony, te same reakcje chemiczne), ale o innej masie.

Liczba masowa:

— liczba masowa A to suma protonów (Z) i neutronów (N). Z określa pierwiastek i nigdy się nie zmienia przy zmianie izotopu; N i A rosną lub maleją razem.

Jak Chadwick odkrył neutron (1932)?

Wcześniej Walther Bothe i Herbert Becker zaobserwowali dziwne, silnie przenikliwe promieniowanie powstające przy bombardowaniu berylu cząstkami alfa — sądzili, że to promieniowanie gamma. James Chadwick w 1932 roku wykazał eksperymentalnie, że to promieniowanie to w rzeczywistości strumień elektrycznie obojętnych cząstek o masie zbliżonej do masy protonu — nazwał je neutronami. Istnienie takiej cząstki w jądrze przewidywał wcześniej teoretycznie Ernest Rutherford, ale to Chadwick jako pierwszy ją eksperymentalnie potwierdził.

Dlaczego to było tak ważne?

Odkrycie neutronu domknęło obraz budowy jądra atomowego — protony i neutrony (nukleony) razem tworzą jądro, a elektrony krążą wokół niego. Otworzyło to też drogę do fizyki jądrowej, w tym do zrozumienia reakcji rozszczepienia jądra atomowego. Za to odkrycie Chadwick otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1935 roku.

Po co Ci to na maturze:

Zadania o izotopach niemal zawsze proszą o wyliczenie A = Z + N albo o rozpoznanie, czy dwa atomy to izotopy (to samo Z, różne N i A), czy jony (to samo Z i N, różna liczba elektronów). Węgiel-14 to też klasyczny przykład promieniotwórczego izotopu wykorzystywanego w datowaniu radiowęglowym.

Zapamiętaj: Z (liczba protonów) określa pierwiastek i się nie zmienia; N (liczba neutronów) może być różna — to daje izotopy; A = Z + N to liczba masowa.