원자 의 질량 수 또는 질량 수는 핵의 양성자 수와 중성자 수의 합입니다. 이 입자들은 핵의 이름과 같은 의미로 지정되므로 질량 번호는 그 양을 나타냅니다.
N을 존재하는 중성자의 수이고 Z를 양성자의 수라고합시다. 만약 우리가 A를 질량수라고 부르면 :
A = N + Z
그림 1. 반지름은 질량 번호 A = 226이고, A = 222로 라돈으로 붕괴하고 A = 4의 헬륨 핵을 방출합니다. 출처 : Wikimedia Commons. PerOX
질량 수의 예
다음은 잘 알려진 요소에 대한 질량 수의 몇 가지 예입니다.
수소
가장 안정적이고 풍부한 수소 원자는 또한 가장 단순합니다 : 양성자 1 개와 전자 1 개입니다. 수소 핵에는 중성자가 없으므로 A = Z = 1 인 것이 사실입니다.
산소
산소 핵에는 8 개의 중성자와 8 개의 양성자가 있으므로 A = 16입니다.
탄소
지구상의 생명체는 핵에 양성자 6 개와 중성자 6 개가있는 가벼운 원자 인 탄소의 화학을 기반으로하므로 A = 6 + 6 = 12입니다.
우라늄
이 원소는 이전 원소보다 훨씬 무겁고 방사능 특성으로 잘 알려져 있습니다. 우라늄 핵에는 92 개의 양성자와 146 개의 중성자가 있습니다. 그러면 질량 수는 A = 92 + 146 = 238입니다.
질량 수를 얻는 방법?
앞서 언급했듯이 원소의 질량수 A는 항상 양성자 수와 핵이 포함하는 중성자 수의 합에 해당합니다. 그것은 또한 정수이지만 … 두 수량 간의 관계에 관한 규칙이 있습니까?
보자 : 위에서 언급 한 모든 원소는 우라늄을 제외하고 가볍습니다. 우리가 말했듯이 수소 원자는 가장 간단합니다. 적어도 가장 풍부한 버전에서는 중성자가 없으며 산소와 탄소에는 동일한 수의 양성자와 중성자가 있습니다.
그것은 또한 7 개의 양성자와 7 개의 중성자를 가진 생명에있어서 매우 중요한 또 다른 가스 인 질소와 같은 다른 가벼운 원소에서도 발생합니다. 그러나 핵이 더 복잡해지고 원자가 무거워지면 중성자의 수가 다른 속도로 증가합니다.
가벼운 원소와는 달리, 92 개의 양성자를 가진 우라늄은 중성자에서 그 양의 약 1.5 배를 가지고 있습니다 : 1 ½ x 92 = 1.5 x 92 = 138.
보시다시피 중성자의 수인 146 개에 가깝습니다.
그림 2. 안정성 곡선. 출처 : F. Zapata.
이 모든 것이 그림 2의 곡선에서 분명합니다. 이것은 핵 안정성 곡선으로 알려진 N 대 Z의 그래프입니다. 거기에서 빛 원자가 중성자와 같은 수의 양성자를 갖는 방법과 Z = 20에서 중성자의 수가 어떻게 증가하는지 볼 수 있습니다.
이런 식으로 중성자가 과도하면 양성자 사이의 정전기 반발이 감소하기 때문에 큰 원자가 더 안정적이됩니다.
원자 표기법
원자의 유형을 빠르게 설명하는 매우 유용한 표기법은 다음과 같습니다. 원소의 기호와 각각의 원자 및 질량 번호는이 다이어그램에서 아래와 같이 작성됩니다.
그림 3. 원자 표기법. 출처 : F. Zapata.
이 표기법에서 이전 예제의 원자는 다음과 같습니다.
때때로 더 편안한 표기법이 사용되는데, 원자 번호는 생략하고 원소 기호와 질량 번호 만 사용하여 원자를 나타냅니다. 이런 식으로, 12 6 C는 단순히 탄소 -12로, 16 8 O는 산소 -16이되는 식으로 모든 원소에 대해 작성됩니다.
동위 원소
핵의 양성자 수는 원소의 특성을 결정합니다. 예를 들어 핵에 29 개의 양성자가 포함 된 모든 원자는 무엇이든 상관없이 구리 원자입니다.
어떤 이유로 든 구리 원자가 전자를 잃는다 고 가정 해보자. 그것은 여전히 구리이다. 그러나 지금은 이온화 된 원자입니다.
원자핵이 양성자를 얻거나 잃는 것이 더 어렵지만 자연적으로 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 별 내부에서는 별의 핵이 핵융합 원자로처럼 행동하기 때문에 더 무거운 원소가 계속해서 가벼운 원소로 형성됩니다.
그리고 바로 여기 지구에는 일부 불안정한 원자가 핵을 방출하고 에너지를 방출하여 다른 원소로 변형되는 방사성 붕괴 현상이 있습니다.
마지막으로 특정 원소의 원자가 다른 질량수를 가질 가능성이 있습니다.이 경우에는 동위 원소입니다.
좋은 예는 잘 알려진 탄소 -14 또는 방사성 탄소로, 고고 학적 물체의 연대를 측정하고 생화학 추적자로 사용됩니다. 동일한 화학적 특성을 가진 동일한 탄소이지만 두 개의 추가 중성자가 있습니다.
탄소 -14는 안정한 동위 원소 인 탄소 -12보다 덜 풍부하며 방사성이기도합니다. 이것은 시간이 지남에 따라 붕괴되어 안정된 원소가 될 때까지 에너지와 입자를 방출하며, 그 경우에는 질소입니다.
탄소 동위 원소
탄소는 본질적으로 여러 동위 원소의 혼합물로 존재하며, 그중 가장 풍부한 것은 앞서 언급 한 12 6 C 또는 탄소 -12입니다. 그리고 탄소 -14 외에도 추가 중성자와 함께 13 6 C가 있습니다.
예를 들어 10 개의 안정한 동위 원소가 주석으로 알려져 있습니다. 대조적으로 베릴륨과 나트륨의 동위 원소는 하나만 알려져 있습니다.
자연적이든 인공적이든 각각의 동위 원소는 변형 속도가 다릅니다. 같은 방식으로 실험실에서 인공 동위 원소를 생성 할 수 있습니다. 일반적으로 불안정하고 1 초의 짧은 시간에 방사능으로 붕괴되는 반면 다른 동위 원소는 지구 나이 이상으로 훨씬 더 오래 걸립니다.
탄소의 천연 동위 원소 표
| 탄소 동위 원소 | 원자 번호 Z | 질량 번호 A | 풍부% |
|---|---|---|---|
| 12 6 C | 6 | 12 | 98.89 |
| 13 6 C | 6 | 13 | 1.11 |
| 14 6 C | 6 | 14 | 흔적 |
작동 예
-예 1
13 7 N과 14 7 N 의 차이점은 무엇입니까 ?
댓글
원자 번호가 7이기 때문에 둘 다 질소 원자입니다. 그러나 A = 13 인 동위 원소 중 하나는 중성자가 하나 적고 14 7 N은 가장 풍부한 동위 원소입니다.
-예 2
로 표시 수은 원자핵, 얼마나 많은 중성자있다 201 80 수은?
댓글
A = 201 및 Z = 80이므로 다음을 알고 있습니다.
A = Z + N
N = A-Z = 201-80 = 121
그리고 수은 원자는 121 개의 중성자를 가지고 있다고 결론지었습니다.
참고 문헌
- Connor, N. Nucleon이란 무엇인가-원자핵의 구조-정의. 출처 : periodic-table.org.
- Knight, R. 2017. 과학자 및 공학을위한 물리학 : 전략 접근. 피어슨.
- 시어스, 제만 스키. 2016. 현대 물리학과 대학 물리학. 14 일. Ed. 볼륨 2.
- Tippens, P. 2011. 물리학 : 개념 및 응용. 7 판. McGraw Hill.
- Wikipedia. 질량 번호. 출처 : en.wikipedia.org.