Rozszerzenie tematu budowy jądra atomowego i izotopów. Jądro atomowe składa się z protonów (dodatnich) i neutronów (elektrycznie obojętnych). Liczba protonów (Z) określa pierwiastek, ale liczba neutronów (N) może się różnić przy tej samej liczbie protonów — dając izotopy tego samego pierwiastka o różnej masie (A = Z + N). James Chadwick odkrył neutron w 1932 r., domykając obraz budowy jądra (Nobel fizyka 1935).
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.
Liczba neutronów w jądrze — liczba protonów (a więc tożsamość chemiczna) pozostaje taka sama.
Elektrycznie obojętną cząstką jądrową o masie zbliżonej do protonu, odkrytą przez Chadwicka w 1932 r.
Domknęło obraz budowy jądra atomowego i otworzyło drogę do fizyki jądrowej, w tym reakcji rozszczepienia.
Powiązane eksperymenty