Par Chris Deziel, mis à jour le 24 mars 2022
Chaque noyau atomique, à l'exception de l'hydrogène, est composé de protons et de neutrons. Bien que le noyau soit beaucoup trop petit pour être vu, les scientifiques peuvent déterminer le nombre de neutrons dans n'importe quel isotope en utilisant la spectrométrie de masse et les données fournies par le tableau périodique.
La masse totale d’un atome est essentiellement la somme de ses protons, de ses neutrons et, dans une mesure négligeable, de ses électrons. Étant donné que les électrons ne pèsent qu’environ 1/1836 d’un proton, ils peuvent être ignorés lors du calcul du nombre de neutrons. Par conséquent, la masse atomique (en unités de masse atomique, amu) reflète uniquement la masse combinée des protons et des neutrons.
Le tableau périodique répertorie les éléments par ordre croissant de nombre de protons, qui est également le numéro atomique (Z). Directement sous le symbole de l’élément se trouve le numéro atomique et, à côté, la masse atomique moyenne. Cette moyenne représente tous les isotopes naturels et comprend souvent une composante fractionnaire.
Pour trouver le nombre typique de neutrons :
Masse atomique ≈ protons + neutrons. Soustrayez le numéro atomique (protons) de la masse atomique arrondie pour obtenir le nombre de neutrons.
L'uranium est l'élément 92. Sa masse atomique répertoriée est de 238,039 amu. L'arrondi donne 238 ; soustrayez 92 protons et vous obtenez 146 neutrons. Le rapport neutron/proton élevé est un facteur clé de la radioactivité de l’uranium.
Les isotopes sont des variantes d'un élément qui ne diffèrent que par le nombre de neutrons. Alors que la plupart des éléments ont plusieurs isotopes (l'étain en a dix, le xénon neuf), la masse atomique de chaque isotope est un nombre entier, représentant le nombre exact de protons et de neutrons.
Par exemple, le carbone‑14 (C‑14) a une masse de 14amu. Avec un numéro atomique de 6, il contient 8 neutrons, soit deux de plus que le C-12 stable, qui contribue à sa désintégration radioactive.
En suivant la simple méthode de soustraction ci-dessus, vous pouvez déterminer le nombre de neutrons de tout élément ou isotope que vous rencontrez.