Neutroner
Atomerna i alla grundämnen – utom de flesta väteatomer – har neutroner i sin kärna. Till skillnad från protoner och elektroner, som är elektriskt laddade, har neutroner ingen laddning – de är elektriskt neutrala. Det är därför neutronerna i diagrammet ovan är märkta \(n^0\). Nollan står för ”noll laddning”. Massan hos en neutron är något större än massan hos en proton, som är 1 atommassenhet \(\left( \text{amu} \right)\). (En atommassenhet motsvarar ungefär \(1,67 \ gånger 10^{-27}\) kilogram). En neutron har också ungefär samma diameter som en proton, eller \(1,7 \times 10^{-15}\) meter.
Som du kanske redan har gissat av namnet är neutronen neutral. Med andra ord har den ingen som helst laddning och är därför varken attraherad till eller frånstött av andra objekt. Neutroner finns i varje atom (med ett undantag), och de är bundna tillsammans med andra neutroner och protoner i atomkärnan.
Innan vi går vidare måste vi diskutera hur de olika typerna av subatomära partiklar interagerar med varandra. När det gäller neutroner är svaret uppenbart. Eftersom neutroner varken attraheras till eller stöts bort från föremål, interagerar de egentligen inte med protoner eller elektroner (utöver att de är bundna i kärnan tillsammans med protonerna).
Även om elektroner, protoner och neutroner är alla typer av subatomära partiklar, är de inte alla lika stora. När man jämför massorna av elektroner, protoner och neutroner finner man att elektroner har en extremt liten massa, jämfört med antingen protoner eller neutroner. Å andra sidan är massorna hos protoner och neutroner ganska lika, även om massan hos en neutron tekniskt sett är något större än massan hos en proton. Eftersom protoner och neutroner är så mycket mer massiva än elektroner kommer nästan all massa i en atom från kärnan, som innehåller alla neutroner och protoner.
| Partikel | Symbol | Massa (amu) | Relativ massa (proton = 1) | Relativ laddning | Placering | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| proton | p+ | 1 | 1 | 1 | +1 | inne i kärnan |
| elektron | e | – | 5.45 × 10-4 | 0.00055 | -1 | utanför kärnan |
| neutron | n0 | 1 | 1 | 1 | 0 | i kärnan |
Tabell \(\PageIndex{1}\) ger elektronernas egenskaper och placering, protoner och neutroner. Den tredje kolumnen visar massorna för de tre subatomära partiklarna i ”atommasseenheter”. En atommassenhet (\(\text{amu}\)) definieras som en tolftedel av massan hos en kol-12-atom. Atomära masseenheter (\(\text{amu}\)) är användbara eftersom, som du kan se, massan av en proton och massan av en neutron är nästan exakt \(1\) i detta enhetssystem.
Negativa och positiva laddningar av samma storlek tar ut varandra. Detta innebär att den negativa laddningen på en elektron perfekt balanserar den positiva laddningen på en proton. Med andra ord måste en neutral atom ha exakt en elektron för varje proton. Om en neutral atom har 1 proton måste den ha 1 elektron. Om en neutral atom har 2 protoner måste den ha 2 elektroner. Om en neutral atom har 10 protoner måste den ha 10 elektroner. Du förstår. För att vara neutral måste en atom ha samma antal elektroner och protoner.