MASSNUMMER: VAD DET ÄR OCH HUR MAN FÅR DET (MED EXEMPEL) - FYSISK - 2025

Det masstal eller massnummer Dessa partiklar betecknas utbytbart med namnet på nukleoner, därför representerar massantalet mängden av dem.

Låt N vara antalet neutroner närvarande och Z antalet protoner, om vi kallar A som massantalet:

A = N + Z

Figur 1. Radien har ett massantal A = 226, sönderfaller till radon med A = 222 och avger en heliumkärna av A = 4. Källa: Wikimedia Commons. Perox

Exempel på massantal

Här är några exempel på massantal för kända element:

Väte

Den mest stabila och rikliga väteatomen är också den enklaste: 1 proton och en elektron. Eftersom vätekärnan inte har några neutroner är det sant att A = Z = 1.

Syre

En syrekärna har 8 neutroner och 8 protoner, därför A = 16.

Kol

Life on Earth baseras på kolens kemi, en lätt atom med 6 protoner i sin kärna plus 6 neutroner, så A = 6 + 6 = 12.

Uran

Detta element, mycket tyngre än de tidigare, är välkänt för sina radioaktiva egenskaper. Urankärnan har 92 protoner och 146 neutroner. Sedan är dess massantal A = 92 + 146 = 238.

Hur får man massantalet?

Som nämnts tidigare motsvarar massans antal A för ett element alltid summan av antalet protoner och antalet neutroner som dess kärna innehåller. Det är också ett heltal, men … finns det någon regel om förhållandet mellan de två kvantiteterna?

Låt oss se: alla element som nämns ovan är lätta, utom uran. Väteatomen är som sagt den enklaste. Den har inga neutroner, åtminstone i sin mest omfattande version, och i syre och kol finns det lika många protoner och neutroner.

Det händer också med andra ljuselement, som kväve, en annan mycket viktig gas för livet, som har 7 protoner och 7 neutroner. Men när kärnan blir mer komplex och atomerna blir tyngre ökar antalet neutroner i en annan takt.

Till skillnad från ljuselementen har uran, med 92 protoner, ungefär 1 ½ gånger så mycket i neutroner: 1 ½ x 92 = 1,5 x 92 = 138.

Som ni ser är det ganska nära 146, antalet neutroner det har.

Figur 2. Stabilitetskurva. Källa: F. Zapata.

Allt detta är tydligt i kurvan i figur 2. Det är en graf av N mot Z, känd som kärnkraftsstabilitetskurvan. Där kan du se hur ljusatomer har samma antal protoner som neutroner och hur från Z = 20 ökar antalet neutroner.

På detta sätt blir den stora atomen mer stabil, eftersom överskottet av neutroner minskar den elektrostatiska avstötningen mellan protonerna.

Notation för atomer

En mycket användbar notation som snabbt beskriver typen av atom är följande: symbolen för elementet och respektive atom- och massantal skrivs som visas nedan i detta diagram:

Bild 3. Atomnotation. Källa: F. Zapata.

I denna notering skulle atomerna i de föregående exemplen vara:

Ibland används en annan bekvämare notation, där endast symbolen för elementet och massnumret används för att beteckna atomen, utelämna atomnumret. På detta sätt skrivs ¹² ₆ C helt enkelt som kol-12, ¹⁶ ₈ O skulle vara syre-16, och så vidare för alla element.

isotoper

Antalet protoner i en kärna bestämmer elementets natur. Till exempel är varje atom vars kärna innehåller 29 protoner en kopparatom, oavsett vad.

Anta att en kopparatom tappar en elektron av någon anledning, den är fortfarande koppar. Men nu är det en joniserad atom.

Det är svårare för en atomkärna att få eller förlora en proton, men i naturen kan det förekomma. Till exempel, inuti stjärnorna, formas tyngre element kontinuerligt av ljusa element, eftersom den stjärna kärnan uppför sig som en fusionsreaktor.

Och precis här på jorden finns det fenomenet radioaktivt förfall, där vissa instabila atomer förvisar nukleoner och avger energi och förvandlas till andra element.

Slutligen finns möjligheten att en atom i ett visst element har ett annat massantal, i det här fallet är det en isotop.

Ett bra exempel är det välkända kol-14 eller radiokol, som används för att datera arkeologiska föremål och som en biokemisk spårare. Det är samma kol, med identiska kemiska egenskaper, men med två extra neutroner.

Kol-14 är mindre rikligt än kol-12, den stabila isotopen, och den är också radioaktiv. Detta innebär att det med tiden sönderfaller och avger energi och partiklar tills det blir ett stabilt element, som i sitt fall är kväve.

Kolisotoper

Kol existerar i naturen som en blandning av flera isotoper, av vilka den vanligaste är ovannämnda ¹² ₆ C eller kol-12. Och utöver kol-14 finns det ¹³ ₆ C med en ytterligare neutron.

Detta är vanligt i naturen, till exempel är 10 stabila isotoper kända för tenn. Däremot är beryllium och natrium endast en enda isotop känd.

Varje isotop, naturlig eller konstgjord, har en annan hastighet av transformation. På samma sätt är det möjligt att skapa konstgjorda isotoper i laboratoriet, som i allmänhet är instabila och radioaktivt sönderfaller under en mycket kort bråkdel av en sekund, medan andra tar mycket längre tid, så länge som jordens ålder eller längre.

Tabell över naturliga isotoper av kol

Kolisotoper	Atomnummer Z	Mass nummer A	Överflöd%
12 6 C	6	12	98,89
13 6 C	6	13	1,11
14 6 C.	6	14	spår

Utarbetade exempel

- Exempel 1

Vad är skillnaden mellan ¹³ ₇ N och ¹⁴ ₇ N?

Svar

Båda är kväveatomer, eftersom deras atomantal är 7. En av isotoperna, den med A = 13, har emellertid en mindre neutron, medan ¹⁴ ₇ N är den vanligaste isotopen.

- Exempel 2

Hur många neutroner finns i kärnan i en kvicksilveratom, betecknad som ²⁰¹ ₈₀ Hg?

Svar

Eftersom A = 201 och Z = 80, och också veta att:

A = Z + N

N = A - Z = 201 - 80 = 121

Och det dras slutsatsen att kvicksilveratomen har 121 neutroner.

referenser

1. Connor, N. Vad är nukleon - strukturen för atomkärnan - definition. Återställd från: periodic-table.org.
2. Knight, R. 2017. Fysik för forskare och teknik: en strategi-strategi. Pearson.
3. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14:e. Utg. Volym 2.
4. Tippens, P. 2011. Fysik: begrepp och tillämpningar. 7: e upplagan. McGraw Hill.
5. Wikipedia. Massnummer. Återställd från: en.wikipedia.org.