МАСОВ НОМЕР: КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА И КАК ДА ГО ПОЛУЧИ (С ПРИМЕРИ) - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В масово число, или маса броя атом е сумата от броя на протоните и броя на неутроните в ядрото. Тези частици са обозначени взаимозаменяемо с името на нуклоните, следователно масовото число представлява количеството на тях.

Нека N е броят на присъстващите неутрони, а Z - броят на протоните, ако наречем A като масово число, тогава:

A = N + Z

Фигура 1. Радиусът е с масово число A = 226, разпада се до радон с A = 222 и излъчва хелиево ядро ​​от A = 4. Източник: Wikimedia Commons. PerOX

Примери за масови числа

Ето някои примери за масови числа за добре познати елементи:

водород

Най-стабилният и изобилен водороден атом е и най-простият: 1 протон и един електрон. Тъй като водородното ядро ​​няма неутрони, е вярно, че A = Z = 1.

кислород

Кислородното ядро ​​има 8 неутрона и 8 протона, следователно А = 16.

въглероден

Животът на Земята се основава на химията на въглерода, лек атом с 6 протона в ядрото си плюс 6 неутрона, така че A = 6 + 6 = 12.

уран

Този елемент, много по-тежък от предишните, е добре известен със своите радиоактивни свойства. Урановото ядро ​​има 92 протона и 146 неутрона. Тогава масовото му число е A = 92 + 146 = 238.

Как да вземем масовото число?

Както бе споменато по-горе, масовото число A на елемент винаги съответства на сумата от броя на протоните и броя на неутроните, които съдържа неговото ядро. Това също е цяло число, но… има ли някакво правило по отношение на връзката между двете количества?

Да видим: всички споменати по-горе елементи са леки, с изключение на уран. Водородният атом е, както казахме, най-простият. Той няма неутрони, поне в най-богатата си версия, а в кислорода и въглерода има еднакъв брой протони и неутрони.

Това се случва и с други леки елементи, като азот, друг много важен за живота газ, който има 7 протона и 7 неутрона. Въпреки това, тъй като ядрото става по-сложно и атомите стават по-тежки, броят на неутроните нараства с различна скорост.

За разлика от леките елементи, уранът с 92 протона има около 1 ½ пъти повече от това количество в неутроните: 1 ½ x 92 = 1,5 x 92 = 138.

Както можете да видите, той е доста близо до 146, броя на неутроните, които има.

Фигура 2. Крива на стабилността. Източник: Ф. Сапата.

Всичко това е видно от кривата на фигура 2. Това е графика от N срещу Z, известна като кривата на ядрена стабилност. Там можете да видите как светлинните атоми имат същия брой протони като неутроните и как от Z = 20 броят на неутроните се увеличава.

По този начин големият атом става по-стабилен, тъй като излишъкът от неутрони намалява електростатичното отблъскване между протоните.

Обозначение за атоми

Много полезна нотация, която бързо описва типа на атома, е следната: символът на елемента и съответните атомни и масови числа са написани, както е показано по-долу на тази диаграма:

Фигура 3. Атомна нотация. Източник: Ф. Сапата.

В тази нотация атомите в предишните примери биха били:

Понякога се използва друга по-удобна нотация, в която само символът на елемента и масовото число се използват за означаване на атома, пропускайки атомното число. По този начин ¹² ₆ С се пише просто като въглерод-12, ¹⁶ ₈ О би бил кислород-16 и т.н. за всеки елемент.

Изотопи

Броят на протоните в ядрото определя естеството на елемента. Например всеки атом, чието ядро ​​съдържа 29 протона, е меден атом, независимо какво.

Да предположим, че меден атом по някаква причина губи електрон, той все още е мед. Но сега това е йонизиран атом.

По-трудно е атомното ядро ​​да получи или загуби протона, но в природата това може да се случи. Например, вътре в звездите, по-тежки елементи непрекъснато се формират от леки елементи, тъй като звездното ядро ​​се държи като реактор на синтез.

И точно тук на Земята има феноменът на радиоактивен разпад, при който някои нестабилни атоми изхвърлят нуклони и отделят енергия, превръщайки се в други елементи.

И накрая, има възможност един атом на определен елемент да има различно масово число, в случая това е изотоп.

Добър пример е добре известният въглерод-14 или радиовъглерод, който се използва за датиране на археологически обекти и като биохимичен проследяващ. Това е същият въглерод, с идентични химични свойства, но с два допълнителни неутрона.

Въглерод-14 е по-малко изобилен от въглерода-12, стабилният изотоп и освен това е радиоактивен. Това означава, че с течение на времето той се разпада, отделяйки енергия и частици, докато се превърне в стабилен елемент, който в случая е азот.

Въглеродни изотопи

Въглеродът съществува в природата като смес от няколко изотопа, най-богатият от които е гореспоменатият ¹² ₆ С или въглерод-12. И в допълнение към въглерод-14 има ¹³ ₆ С с допълнителен неутрон.

Това е често срещано в природата, например за калай са известни 10 стабилни изотопа. За разлика от берилия и натрия е известен само един изотоп.

Всеки изотоп, естествен или изкуствен, има различна скорост на трансформация. По същия начин е възможно в лабораторията да се създадат изкуствени изотопи, които по принцип са нестабилни и се разпадат радиоактивно в много кратък период от части от секундата, докато други отнемат много повече време, стига възрастта на Земята или повече.

Таблица с естествени изотопи на въглерод

Въглеродни изотопи	Атомно число Z	Масово число А	Изобилие%
12 6 С	6	12	98.89
13 6 С	6	13	1.11
14 6 С	6	14	Следи

Работени примери

- Пример 1

Каква е разликата между ¹³ ₇ N и ¹⁴ ₇ N?

Отговор

И двата са азотни атоми, тъй като атомният им брой е 7. Въпреки това, един от изотопите, този с А = 13, има един по-малко неутрон, докато ¹⁴ ₇ N е най-разпространеният изотоп.

- Пример 2

Колко неутрона има в ядрото на живачен атом, обозначен като ²⁰¹ ₈₀ Hg?

Отговор

Тъй като A = 201 и Z = 80, а също така знаейки, че:

A = Z + N

N = A - Z = 201 - 80 = 121

И се заключава, че живачният атом има 121 неутрона.

Препратки

1. Конър, Н. Какво е нуклеон - структура на атомния нуклеус - определение. Възстановено от: periodic-table.org.
2. Найт, Р. 2017. Физиката за учените и инженерството: стратегически подход. Пиърсън.
3. Сиърс, Земански. 2016. Университетска физика със съвременна физика. 14-ти. Изд. Том 2.
4. Tippens, P. 2011. Физика: концепции и приложения. 7-мо издание. McGraw Hill.
5. Wikipedia. Масов номер. Възстановено от: en.wikipedia.org.