Neutrony
Atomy wszystkich pierwiastków – z wyjątkiem większości atomów wodoru – mają neutrony w swoim jądrze. W przeciwieństwie do protonów i elektronów, które są naładowane elektrycznie, neutrony nie mają ładunku – są elektrycznie obojętne. Dlatego też neutrony na powyższym diagramie są oznaczone jako „n^0”. Zero oznacza „zerowy ładunek”. Masa neutronu jest nieco większa od masy protonu, która wynosi 1 atomową jednostkę masy \(\left( \text{amu} \right)\). (Atomowa jednostka masy jest równa około 1,67 razy 10^{-27}} kilograma). Neutron ma również mniej więcej taką samą średnicę jak proton, czyli 1,7 razy 10^{-15}} metrów.
Jak można się już domyślić z jego nazwy, neutron jest neutralny. Innymi słowy, nie ma on żadnego ładunku i dlatego nie jest ani przyciągany, ani odpychany od innych obiektów. Neutrony znajdują się w każdym atomie (z jednym wyjątkiem) i są związane razem z innymi neutronami i protonami w jądrze atomowym.
Zanim przejdziemy dalej, musimy omówić, jak różne typy cząstek subatomowych oddziałują ze sobą. Jeśli chodzi o neutrony, odpowiedź jest oczywista. Ponieważ neutrony nie są ani przyciągane, ani odpychane od obiektów, tak naprawdę nie oddziałują z protonami czy elektronami (poza tym, że są związane w jądrze z protonami).
Mimo że elektrony, protony i neutrony są wszystkimi rodzajami cząstek subatomowych, nie wszystkie są tej samej wielkości. Kiedy porównujemy masy elektronów, protonów i neutronów, okazuje się, że elektrony mają bardzo małą masę w porównaniu z protonami lub neutronami. Z drugiej strony, masy protonów i neutronów są dość podobne, chociaż technicznie rzecz biorąc, masa neutronu jest nieco większa niż masa protonu. Ponieważ protony i neutrony są o wiele bardziej masywne niż elektrony, prawie cała masa każdego atomu pochodzi z jądra, które zawiera wszystkie neutrony i protony.
| Particle | Symbol | Mass (amu) | Relative Mass (proton = 1) | Relative Charge | Location |
|---|---|---|---|---|---|
| proton | p+ | 1 | 1 | +1 | wewnątrz jądra |
| elektron | e- | 5.45 × 10-4 | 0.00055 | -1 | poza jądrem |
| neutron | n0 | 1 | 1 | 0 | wewnątrz jądra |
Tablica podaje właściwości i położenie elektronów, protonów i neutronów. Trzecia kolumna pokazuje masy tych trzech cząstek subatomowych w „atomowych jednostkach masy”. Atomowa jednostka masy (\) jest zdefiniowana jako jedna dwunasta masy atomu węgla-12. Atomowe jednostki masy są użyteczne, ponieważ, jak widać, masa protonu i masa neutronu są prawie dokładnie równe w tym układzie jednostek.
Ładunki ujemne i dodatnie o jednakowej wielkości znoszą się wzajemnie. Oznacza to, że ładunek ujemny na elektronie doskonale równoważy ładunek dodatni na protonie. Innymi słowy, neutralny atom musi mieć dokładnie jeden elektron na każdy proton. Jeśli neutralny atom ma 1 proton, to musi mieć 1 elektron. Jeśli neutralny atom ma 2 protony, to musi mieć 2 elektrony. Jeśli neutralny atom ma 10 protonów, to musi mieć 10 elektronów. Rozumiecie o co chodzi. Aby być neutralnym, atom musi mieć taką samą liczbę elektronów i protonów.