โครงสร้างอะตอม: นิวตรอนคืออะไร?

นิวตรอนคืออะไร? โครงสร้าง คุณสมบัติ และหน้าที่ของมันคืออะไร? นิวตรอนเป็นอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดที่ประกอบเป็นอะตอมและเป็นส่วนประกอบสำคัญของสสารทั้งหมด

โครงสร้างอะตอม

นิวตรอนอยู่ในนิวเคลียส - พื้นที่หนาแน่นอะตอมซึ่งเต็มไปด้วยโปรตอน (อนุภาคที่มีประจุบวก) องค์ประกอบทั้งสองนี้ถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงที่เรียกว่านิวเคลียร์ นิวตรอนมีประจุเป็นกลาง ประจุบวกของโปรตอนจะถูกจับคู่กับประจุลบของอิเล็กตรอนเพื่อสร้างอะตอมที่เป็นกลาง แม้ว่านิวตรอนในนิวเคลียสจะไม่ส่งผลต่อประจุของอะตอม แต่ก็ยังมีคุณสมบัติหลายอย่างที่ส่งผลต่ออะตอม รวมทั้งระดับของกัมมันตภาพรังสี

นิวตรอน ไอโซโทป และกัมมันตภาพรังสี

อนุภาคที่อยู่ในนิวเคลียสของอะตอมคือนิวตรอนมากกว่าโปรตอน 0.2% รวมกันเป็น 99.99% ของมวลรวมของอะตอม อะตอมของธาตุเดียวกันสามารถมีจำนวนนิวตรอนต่างกันได้ เมื่อนักวิทยาศาสตร์อ้างถึงมวลอะตอม พวกเขาหมายถึงมวลอะตอมเฉลี่ย ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมักจะมี 6 นิวตรอนและ 6 โปรตอนที่มีมวลอะตอมเท่ากับ 12 แต่บางครั้งก็เกิดขึ้นที่มวลอะตอม 13 (โปรตอน 6 ตัวและ 7 นิวตรอน) คาร์บอนที่มีเลขอะตอม 14 ก็มีอยู่เช่นกัน แต่หายาก ดังนั้นมวลอะตอมของคาร์บอนจึงเฉลี่ยอยู่ที่ 12.011

เมื่ออะตอมมีจำนวนนิวตรอนต่างกันพวกมันถูกเรียกว่าไอโซโทป นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีการเพิ่มอนุภาคเหล่านี้ลงในนิวเคลียสเพื่อสร้างไอโซโทปขนาดใหญ่ ตอนนี้การเพิ่มนิวตรอนไม่ส่งผลต่อประจุของอะตอม เนื่องจากพวกมันไม่มีประจุ อย่างไรก็ตาม พวกมันเพิ่มกัมมันตภาพรังสีของอะตอม สิ่งนี้สามารถนำไปสู่อะตอมที่ไม่เสถียรซึ่งสามารถปล่อยระดับพลังงานสูง

แก่นคืออะไร?

ในวิชาเคมี นิวเคลียสมีประจุบวกศูนย์กลางของอะตอมซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน คำว่า "แกน" มาจากภาษาละติน nucleus ซึ่งเป็นรูปแบบของคำที่หมายถึง "ถั่ว" หรือ "เคอร์เนล" คำนี้ประกาศเกียรติคุณในปี 1844 โดย Michael Faraday เพื่ออธิบายจุดศูนย์กลางของอะตอม วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษานิวเคลียสซึ่งเป็นการศึกษาองค์ประกอบและลักษณะของมันเรียกว่าฟิสิกส์นิวเคลียร์และเคมีนิวเคลียร์

โปรตอนและนิวตรอนถูกรวมเข้าด้วยกันโดยนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งด้วยกำลัง อิเล็กตรอนถูกดึงดูดไปที่นิวเคลียส แต่เคลื่อนที่เร็วมากจนหมุนได้ไกลจากจุดศูนย์กลางของอะตอม ประจุนิวเคลียร์ที่มีเครื่องหมายบวกมาจากโปรตอน แต่นิวตรอนคืออะไร? เป็นอนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า อะตอมมีน้ำหนักเกือบทั้งหมดในนิวเคลียส เนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนมีมวลมากกว่าอิเล็กตรอนมาก จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมเป็นตัวกำหนดความเป็นอะตอมของธาตุใดธาตุหนึ่ง จำนวนนิวตรอนหมายถึงไอโซโทปของธาตุที่เป็นอะตอม

ขนาดนิวเคลียสของอะตอม

นิวเคลียสมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางทั้งหมดของอะตอมมาก ดังนั้นว่าอิเล็กตรอนสามารถอยู่ห่างจากศูนย์กลางได้ อะตอมของไฮโดรเจนมีขนาด 145,000 เท่าของนิวเคลียส และอะตอมของยูเรเนียมมีขนาด 23,000 เท่าของศูนย์กลาง นิวเคลียสของไฮโดรเจนมีขนาดเล็กที่สุดเพราะประกอบด้วยโปรตอนตัวเดียว

การจัดเรียงตัวของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส

โปรตอนและนิวตรอนมักจะแสดงเป็นปิดผนึกเข้าด้วยกันและกระจายไปทั่วทรงกลม อย่างไรก็ตาม นี่เป็นการทำให้โครงสร้างจริงง่ายขึ้น นิวคลีออนแต่ละตัว (โปรตอนหรือนิวตรอน) สามารถครอบครองระดับพลังงานและช่วงของตำแหน่งที่แน่นอนได้ แม้ว่านิวเคลียสอาจเป็นทรงกลม แต่ก็อาจเป็นรูปทรงลูกแพร์ ทรงกลม หรือรูปจาน

นิวเคลียสของโปรตอนและนิวตรอนคือbaryons ประกอบด้วยอนุภาคย่อยที่เล็กที่สุดที่เรียกว่าควาร์ก แรงโน้มถ่วงมีช่วงสั้นมาก ดังนั้นโปรตอนและนิวตรอนจึงต้องอยู่ใกล้กันมากจึงจะจับได้ แรงดึงดูดที่แข็งแกร่งนี้สามารถเอาชนะแรงผลักตามธรรมชาติของโปรตอนที่มีประจุ

โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน

แรงผลักดันอันทรงพลังในการพัฒนาวิทยาศาสตร์เช่นฟิสิกส์นิวเคลียร์คือการค้นพบนิวตรอน (1932) ขอบคุณสำหรับสิ่งนี้ควรเป็นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ D. Chadwick ซึ่งเป็นนักเรียนของ Rutherford นิวตรอนคืออะไร? นี่คืออนุภาคที่ไม่เสถียร ซึ่งในสถานะอิสระในเวลาเพียง 15 นาทีสามารถสลายตัวเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตริโน ซึ่งเรียกว่าอนุภาคเป็นกลางไร้มวล

อนุภาคได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีประจุไฟฟ้า เป็นกลาง นิวตรอนมีความหนาแน่นสูงมาก ในสถานะโดดเดี่ยว หนึ่งนิวตรอนจะมีมวลเพียง 1.67 10^-27และถ้าคุณใช้ช้อนชาอัดแน่นไปด้วยนิวตรอน สสารที่ได้ก็จะมีน้ำหนักหลายล้านตัน

จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุเรียกว่าเลขอะตอม ตัวเลขนี้ทำให้แต่ละองค์ประกอบมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ในอะตอมของธาตุบางชนิด เช่น คาร์บอน จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสจะเท่ากันเสมอ แต่จำนวนนิวตรอนอาจแตกต่างกัน อะตอมของธาตุที่กำหนดซึ่งมีนิวตรอนจำนวนหนึ่งอยู่ในนิวเคลียสเรียกว่าไอโซโทป

นิวตรอนเดี่ยวเป็นอันตรายหรือไม่?

นิวตรอนคืออะไร?นี่คืออนุภาคที่ร่วมกับโปรตอนเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอม อย่างไรก็ตาม บางครั้งพวกเขาสามารถดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเอง เมื่อนิวตรอนอยู่นอกนิวเคลียสของอะตอม พวกมันจะได้รับคุณสมบัติที่อาจเป็นอันตราย เมื่อมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง พวกมันจะปล่อยรังสีที่อันตรายถึงชีวิต ระเบิดนิวตรอนที่เรียกว่า เป็นที่รู้จักสำหรับความสามารถในการฆ่าคนและสัตว์ โดยมีผลกระทบน้อยที่สุดต่อโครงสร้างทางกายภาพที่ไม่มีชีวิต

นิวตรอนเป็นส่วนสำคัญของอะตอมความหนาแน่นสูงของอนุภาคเหล่านี้ รวมกับความเร็วของอนุภาค ทำให้เกิดพลังทำลายล้างและพลังงานที่รุนแรง เป็นผลให้พวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงหรือฉีกนิวเคลียสของอะตอมที่กระทบ แม้ว่านิวตรอนจะมีประจุไฟฟ้าที่บริสุทธิ์และเป็นกลาง แต่ก็ประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีประจุซึ่งจะตัดกันออกจากกันในส่วนที่เกี่ยวกับประจุ

นิวตรอนในอะตอมเป็นอนุภาคขนาดเล็กเช่นเดียวกับโปรตอน พวกมันมีขนาดเล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้แม้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แต่พวกมันอยู่ที่นั่นเพราะนี่เป็นวิธีเดียวที่จะอธิบายพฤติกรรมของอะตอม นิวตรอนมีความสำคัญมากสำหรับการรักษาเสถียรภาพของอะตอม แต่ภายนอกศูนย์กลางอะตอมไม่สามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลานานและสลายตัวโดยเฉลี่ยในเวลาเพียง 885 วินาที (ประมาณ 15 นาที)