Neutronit
Kaikkien alkuaineiden atomeilla – lukuun ottamatta useimpia vetyatomeja – on ytimessään neutroneita. Toisin kuin protonit ja elektronit, jotka ovat sähköisesti varattuja, neutroneilla ei ole varausta – ne ovat sähköisesti neutraaleja. Siksi yllä olevassa kaaviossa neutronit on merkitty \(n^0\). Nolla tarkoittaa ”nollavarausta”. Neutronin massa on hieman suurempi kuin protonin massa, joka on 1 atomimassayksikkö \(\left( \text{amu} \right)\). (Atomimassayksikkö vastaa noin \(1,67 \ kertaa 10^{-27}\) kilogrammaa). Neutronin halkaisija on myös suunnilleen sama kuin protonin eli \(1,7 \ kertaa 10^{{-15}\) metriä.
Kuten olet ehkä jo arvannut sen nimestä, neutroni on neutraali. Toisin sanoen sillä ei ole minkäänlaista varausta, eikä se siksi vedä puoleensa eikä hylki muita kohteita. Neutroneita on jokaisessa atomissa (yhtä poikkeusta lukuun ottamatta), ja ne ovat sidoksissa toisiin neutroneihin ja protoneihin atomiytimessä.
Voittaaksemme siirtyä eteenpäin, meidän on keskusteltava siitä, miten erityyppiset subatomiset hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Kun kyse on neutroneista, vastaus on ilmeinen. Koska neutronit eivät vedä puoleensa eivätkä hylki esineitä, ne eivät oikeastaan ole vuorovaikutuksessa protonien tai elektronien kanssa (sen lisäksi, että ne ovat sitoutuneet ytimeen yhdessä protonien kanssa).
Vaikka elektronit, protonit ja neutronit ovatkin kaikentyyppisiä subatomisia hiukkasia, ne eivät kaikki ole samankokoisia. Kun verrataan elektronien, protonien ja neutronien massoja, huomataan, että elektroneilla on äärimmäisen pieni massa verrattuna joko protoneihin tai neutroneihin. Toisaalta protonien ja neutronien massat ovat melko samankaltaisia, vaikka teknisesti neutronin massa on hieman suurempi kuin protonin massa. Koska protonit ja neutronit ovat niin paljon massiivisempia kuin elektronit, lähes koko atomin massa tulee ytimestä, joka sisältää kaikki neutronit ja protonit.
| Hiukkanen | Symboli | Massa (amu) | Relatiivinen massa (protoni = 1) | Relatiivinen varaus | Sijainti | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| protonin | p+ | 1 | 1 | 1 | +1 | sisällä ytimessä |
| elektroni | e- | 5.45 × 10-4 | 0.00055 | -1 | ytimen ulkopuolella | |
| neutroni | n0 | 1 | 1 | 0 | ytimen sisällä |
Taulukossa \(\PageIndex{1}\) annetaan elektronien ominaisuudet ja sijainti, protonien ja neutronien sijainnit. Kolmannessa sarakkeessa on näiden kolmen subatomisen hiukkasen massat ”atomimassayksikköinä”. Atomimassayksikkö (\(\text{amu}\)) määritellään yhdeksi kahdestoistaosaksi hiili-12-atomin massasta. Atomimassayksiköt (\(\text{amu}\)) ovat käyttökelpoisia, koska, kuten näet, protonin massa ja neutronin massa ovat lähes täsmälleen \(1\) tässä yksikköjärjestelmässä.
Yhtä suuret negatiiviset ja positiiviset varaukset kumoavat toisensa. Tämä tarkoittaa, että elektronin negatiivinen varaus tasapainottaa täydellisesti protonin positiivisen varauksen. Toisin sanoen neutraalissa atomissa on oltava tasan yksi elektroni jokaista protonia kohti. Jos neutraalissa atomissa on 1 protoni, siinä on oltava 1 elektroni. Jos neutraalissa atomissa on 2 protonia, siinä on oltava 2 elektronia. Jos neutraalilla atomilla on 10 protonia, sillä on oltava 10 elektronia. Ymmärrät kyllä. Ollakseen neutraali atomilla on oltava sama määrä elektroneja ja protoneja.