מספר המוני: מה זה ואיך משיגים אותו (עם דוגמאות) - גוּפָנִי - 2025

מספר מסה או מסה מספר אטום הוא סכום של מספר הפרוטונים ואת מספר נויטרונים בגרעין. חלקיקים אלה מיועדים להחלפה עם שם גרעינים, ולכן מספר המסה מייצג את כמותם.

תן ל- N להיות מספר הנויטרונים הנוכחים ומספר Z הפרוטונים, אם נקרא A כמספר המוני, אז:

A = N + Z

איור 1. לרדיוס יש מספר מסה A = 226, מתמוטט לרדיון עם A = 222, ופולט גרעין הליום של A = 4. מקור: Wikimedia Commons. PerOX

דוגמאות למספרי מסה

להלן מספר דוגמאות למספרי המונים של אלמנטים ידועים:

מֵימָן

אטום המימן היציב והשופע ביותר הוא גם הפשוט ביותר: פרוטון אחד ואלקטרון אחד. מכיוון שלגרעין המימן אין נויטרונים, נכון ש- A = Z = 1.

חַמצָן

בגרעין חמצן יש 8 נויטרונים ו -8 פרוטונים, ולכן A = 16.

פַּחמָן

החיים על כדור הארץ מבוססים על כימיה של פחמן, אטום קל עם 6 פרוטונים בגרעין שלו פלוס 6 נויטרונים, כך A = 6 + 6 = 12.

אוּרָנִיוּם

אלמנט זה, כבד בהרבה מקודמו, ידוע בתכונותיו הרדיואקטיביות. בגרעין האורניום 92 פרוטונים ו 146 נויטרונים. אז המספר המוני שלו הוא A = 92 + 146 = 238.

כיצד להשיג את המספר המוני?

כאמור, מספר המסה A של אלמנט תואם תמיד לסכום מספר הפרוטונים ומספר הנויטרונים שהגרעין שלו מכיל. זה גם מספר שלם, אבל … האם יש כלל ביחס לקשר בין שני הכמויות?

בואו נראה: כל האלמנטים שהוזכרו לעיל הם קלים, למעט אורניום. אטום המימן הוא, כאמור, הפשוט ביותר. אין לו נויטרונים, לפחות בגרסתו השופעת ביותר, ובחמצן ופחמן, ישנם מספרים שווים של פרוטונים ונויטרונים.

זה קורה גם עם אלמנטים קלים אחרים, כמו חנקן, עוד גז חשוב מאוד לחיים, שיש לו 7 פרוטונים ו -7 נויטרונים. עם זאת, ככל שהגרעין הופך מורכב יותר והאטומים הופכים לכבדים יותר, מספר הנויטרונים עולה בקצב שונה.

שלא כמו אלמנטים קלים, אורניום, עם 92 פרוטונים, מכיל פי 1/2 מכמות הנויטרונים: 1½ x 92 = 1.5 על 92 = 138.

כפי שאתה יכול לראות, זה די קרוב ל 146, מספר הנויטרונים שיש לו.

איור 2. עקומת יציבות. מקור: פ. זפטה.

כל זה ניכר בעקומה באיור 2. זהו גרף של N לעומת Z, המכונה עקומת היציבות הגרעינית. שם תוכלו לראות כיצד לאטומי אור יש מספר זהה של פרוטונים כמו נויטרונים, ואיך מ- Z = 20 מספר הנויטרונים עולה.

בדרך זו האטום הגדול הופך יציב יותר, שכן עודף הנויטרונים מקטין את הדחייה האלקטרוסטטית בין הפרוטונים.

סימון לאטומים

סימון שימושי מאוד המתאר במהירות את סוג האטום הוא הבא: סמל היסוד ומספרי האטום והמסה המתאימים נכתבים כמוצג להלן בתרשים זה:

איור 3. סימון אטום. מקור: פ. זפטה.

בסימון זה האטומים בדוגמאות הקודמות היו:

לעיתים משתמשים בסימון נוסף נוח יותר, בו משתמשים רק בסמל היסוד ומספר המסה כדי לציין את האטום, תוך השמטת המספר האטומי. באופן זה, ¹² ₆ C נכתב בפשטות כפחמן -12, ¹⁶ ₈ O יהיה חמצן -16 וכן הלאה לכל יסוד.

איזוטופים

מספר הפרוטונים בגרעין קובע את אופי היסוד. לדוגמא, כל אטום שהגרעין שלו מכיל 29 פרוטונים הוא אטום נחושת, לא משנה מה.

נניח שאטום נחושת מאבד אלקטרון מכל סיבה שהיא, הוא עדיין נחושת. אולם כעת זהו אטום מיונן.

גרעין אטומי קשה יותר להשיג או לאבד פרוטון, אך בטבע זה יכול להתרחש. לדוגמא, בתוך הכוכבים, נוצרים ברציפות יסודות כבדים מאלמנטים קלים, שכן הגרעין הכוכב מתנהג כמו כור היתוך.

וכאן בכדור הארץ ישנה תופעה של ריקבון רדיואקטיבי, שבה אטומים לא יציבים גורשים גרעינים ופולטים אנרגיה והופכים ליסודות אחרים.

לבסוף, קיימת האפשרות שלאטום של יסוד מסוים יש מספר מסה שונה, במקרה זה זהו איזוטופ.

דוגמה טובה לכך היא הפחמן הידוע -14 או הרדיואן הידוע, המשמש עד היום חפצים ארכיאולוגיים וככחול ביוכימי. זהו אותו פחמן, בעל תכונות כימיות זהות, אך עם שני נויטרונים נוספים.

פחמן -14 פחות שופע מפחמן -12, האיזוטופ היציב, והוא גם רדיואקטיבי. המשמעות היא שעם הזמן הוא מתפורר, ופולט אנרגיה וחלקיקים עד שהוא הופך ליסוד יציב, שבמקרה זה חנקן.

איזוטופי פחמן

הפחמן קיים בטבע כתערובת של כמה איזוטופים, שהשפע בהם הוא ¹² ₆ C או פחמן ^-12 הנזכרים לעיל . ובנוסף לפחמן -14 יש ¹³ ₆ C עם נויטרון נוסף.

זה נפוץ בטבע, למשל 10 ידועים איזוטופים יציבים של פח. לעומת זאת, של בריליום ונתרן ידוע רק איזוטופ יחיד.

לכל איזוטופ, טבעי או מלאכותי, יש קצב שינוי שונה. באותו אופן, ניתן ליצור מעבדות איזוטופים מלאכותיים, אשר בדרך כלל אינם יציבים ומרקיעים באופן רדיואקטיבי בפרק זמן קצר ביותר של שברים של שנייה, בעוד שאחרים אורכים הרבה יותר זמן, כל עוד גיל כדור הארץ או יותר זמן.

טבלה של איזוטופים טבעיים של פחמן

איזוטופי פחמן	מספר אטומי Z	המסה מספר א	שפע%
12 6 ג	6	12	98.89
13 6 ג	6	13	1.11
14 6 ג	6	14	עקבות

דוגמאות מעובדות

- דוגמה 1

מה ההבדל בין ¹³ ₇ N ל- ¹⁴ ₇ N?

תשובה

שניהם אטומי חנקן, מכיוון שמספרם האטומי הוא 7. עם זאת, לאחד האיזוטופים, זה עם A = 13, יש נויטרון אחד פחות, ואילו ¹⁴ ₇ N הוא האיזוטופ השופע ביותר.

- דוגמא 2

כמה נויטרונים יש בגרעין אטום כספית, שמצוין ²⁰¹ ₈₀ Hg?

תשובה

מכיוון A = 201 ו- Z = 80, וגם בידיעה כי:

A = Z + N

N = A - Z = 201 - 80 = 121

ומסקנה כי לאטום הכספית יש 121 נויטרונים.

הפניות

1. קונור, נ. מה זה נוקלאון - מבנה גרעין אטומי - הגדרה. התאושש מ: periodic-table.org.
2. Knight, R. 2017. פיזיקה למדעים והנדסה: גישה אסטרטגית. פירסון.
3. סירס, זמנסקי. 2016. פיזיקה באוניברסיטה עם פיזיקה מודרנית. 14. אדון כרך ב '.
4. Tippens, P. 2011. פיזיקה: מושגים ויישומים. מהדורה 7. מקגרו היל.
5. ויקיפדיה. מספר מסה. התאושש מ: en.wikipedia.org.