MNOŽICA: KAJ JE TO IN KAKO DO NJEGA (S PRIMERI) - FIZIČNO - 2026

Masno število ali masa število atoma je vsota števila protonov in številom nevtronov v jedru. Ti delci so medsebojno označeni z imenom nukleonov, zato masno število predstavlja njihovo količino.

Naj bo N število prisotnih nevtronov in Z število protonov, če kot masno število imenujemo A, potem:

A = N + Z

Slika 1. Polmer ima masno število A = 226, razpade na radon z A = 222 in oddaja jedro helija A = 4. Vir: Wikimedia Commons. PerOX

Primeri množičnih številk

Tu je nekaj primerov množičnih števil za dobro znane elemente:

Vodik

Najbolj stabilen in najbolj bogat atom vodika je tudi najpreprostejši: 1 protona in en elektron. Ker vodikovo jedro nima nevtronov, je res, da je A = Z = 1.

Kisik

Jedro kisika ima 8 nevtronov in 8 protonov, torej A = 16.

Ogljik

Življenje na Zemlji temelji na kemiji ogljika, lahkega atoma s 6 protoni v svojem jedru plus 6 nevtronov, torej A = 6 + 6 = 12.

Uran

Ta element, veliko težji od prejšnjih, je znan po svojih radioaktivnih lastnostih. Uranovo jedro ima 92 protonov in 146 nevtronov. Potem je njegovo masno število A = 92 + 146 = 238.

Kako do množičnega števila?

Kot smo že omenili, masno število A elementa vedno ustreza vsoti števila protonov in števila nevtronov, ki jih vsebuje njegovo jedro. To je tudi celo število, toda … ali obstaja kakšno pravilo glede razmerja med obema količinama?

Poglejmo: vsi zgoraj omenjeni elementi so lahki, razen urana. Atom vodika je, kot rečeno, najpreprostejši. Vsaj v svoji najbolj najobsežnejši različici nima nevtronov, v kisiku in ogljiku pa je enako število protonov in nevtronov.

Zgodi se tudi z drugimi svetlobnimi elementi, kot je dušik, še en zelo pomemben plin za življenje, ki ima 7 protonov in 7 nevtronov. Ko pa jedro postane bolj kompleksno in atomi postanejo težji, se število nevtronov povečuje z različno hitrostjo.

Za razliko od svetlobnih elementov ima uran z 92 protoni približno 1 ½ krat to količino v nevtronih: 1 ½ x 92 = 1,5 x 92 = 138.

Kot vidite, je precej blizu 146, število nevtronov, ki jih ima.

Slika 2. Krivulja stabilnosti. Vir: F. Zapata.

Vse to je razvidno iz krivulje na Sliki 2. Gre za graf N v primerjavi z Z, znan kot krivulja jedrske stabilnosti. Tam lahko vidite, kako imajo svetlobni atomi enako število protonov kot nevtroni in kako se od Z = 20 število nevtronov poveča.

Na ta način postane velik atom bolj stabilen, saj presežek nevtronov zmanjša elektrostatično odbojnost med protoni.

Poimenovanje atomov

Zelo uporaben zapis, ki hitro opiše vrsto atoma, je naslednji: simbol elementa in ustrezne atomske in masne številke so zapisane, kot je prikazano spodaj na tem diagramu:

Slika 3. Oznaka atoma Vir: F. Zapata.

V tem zapisu bi bili atomi v prejšnjih primerih:

Včasih se uporabi še ena bolj udobna oznaka, v kateri se za označevanje atoma uporabljata samo simbol elementa in masno število, ki izpušča atomsko številko. Na ta način se ¹² ₆ C zapiše preprosto tako, kot bi ogljik-12, ¹⁶ ₈ O bil kisik-16 in tako naprej za kateri koli element.

Izotopi

Število protonov v jedru določa naravo elementa. Na primer, vsak atom, katerega jedro vsebuje 29 protonov, je atom bakra, ne glede na vse.

Recimo, da bakreni atom zaradi kakršnega koli razloga izgubi elektron, je še vedno baker. Vendar je to ioniziran atom.

Atomsko jedro težje pridobi ali izgubi protone, v naravi pa se lahko pojavi. Na primer, znotraj zvezd so težji elementi nenehno oblikovani iz lahkih elementov, saj se zvezdna jedra obnašajo kot fuzijski reaktor.

In prav tukaj na Zemlji je pojav radioaktivnega razpada, pri katerem nekateri nestabilni atomi izženejo nukleone in oddajajo energijo, preoblikujoč se v druge elemente.

Končno obstaja možnost, da ima atom določenega elementa drugačno masno število, v tem primeru gre za izotop.

Dober primer je dobro znani ogljik-14 ali radiokarbon, ki se uporablja za datiranje arheoloških predmetov in kot biokemični sledilnik. To je isti ogljik, z enakimi kemijskimi lastnostmi, vendar z dvema dodatnima nevtronoma.

Ogljik-14 je manj bogat od ogljika-12, stabilnega izotopa in je tudi radioaktiven. To pomeni, da sčasoma propada, oddaja energijo in delce, dokler ne postane stabilen element, kar je v svojem primeru dušik.

Ogljikovi izotopi

Ogljik obstaja v naravi kot zmes več izotopov, med katerimi je najbolj bogat že omenjeni ¹² ₆ C ali ogljik-12. Poleg ogljika-14 je še ¹³ ₆ C z dodatnim nevtronom.

To je običajno v naravi, na primer 10 kosmičev je stabilnih izotopov. V nasprotju z berilijem in natrijem je znan le en sam izotop.

Vsak naravni ali umetni izotop ima različno hitrost preobrazbe. Na enak način je mogoče v laboratoriju ustvariti umetne izotope, ki so na splošno nestabilni in radioaktivno razpadajo v zelo kratkem deležu sekunde, drugi pa trajajo veliko dlje, kolikor je starost Zemlje ali dlje.

Tabela naravnih izotopov ogljika

Ogljikovi izotopi	Atomska številka Z	Masna številka A	Obilje%
12 6 C	6	12	98,89
13 6 C	6	13	1.11
14 6 C	6	14	Sledi

Primeri dela

- Primer 1

Kakšna je razlika med ¹³ ₇ N in ¹⁴ ₇ N?

Odgovori

Oba sta dušikova atoma, saj je njuno atomsko število 7. Vendar ima eden izmed izotopov, tisti z A = 13, en manj nevtronov, medtem ko je ¹⁴ ₇ N najgostejši izotop.

- Primer 2

Koliko nevtronov je v jedru atoma živega srebra, označenega kot ²⁰¹ ₈₀ Hg?

Odgovori

Ker sta A = 201 in Z = 80 in tudi vesta, da:

A = Z + N

N = A - Z = 201 - 80 = 121

In sklepa se, da ima atom živega srebra 121 nevtronov.

Reference

1. Connor, N. Kaj je nukleon - struktura atomskega jedra - definicija. Pridobljeno: periodic-table.org.
2. Knight, R. 2017. Fizika za znanstvenike in inženiring: strateški pristop. Pearson.
3. Sears, Zemanski. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 2.
4. Tippens, P. 2011. Fizika: pojmi in aplikacije. 7. izdaja McGraw Hill.
5. Wikipedija. Množična številka. Pridobljeno: en.wikipedia.org.