中子 同位素 同位素 同中子素

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簡介

中子在1932年被英國物理學家詹姆斯·查德威克發現之前就被認為存在。例如，已知氦只有兩個質子，但原子質量為四。此外，在**中子**和質子被發現後，還出現了一個新的概念，即同位素、同位素和同中子素。這些術語非常簡單，但基於原子質量單位中中子和質子的數量。

什麼是中子？

構成原子的三種亞原子粒子之一，中子就是其中之一。它與質子共存於原子核中，並與質子結合形成原子的原子質量。中子是中性的（沒有電荷），或者我們可以說它是中性的；它沒有電荷，而質子帶正電荷，電子帶負電荷。

• 質子的質量為 1.6726×10^-27 kg，而中子的質量為 1.6749×10^-27 kg。

原子在 a.m.u. 中的近似質量來自將存在於一個原子質量單位中的所有中子和質子加在一起。中子可以被歸類為各種型別的粒子。

• 如前所述，它是一種核子。因為它擁有超過兩個**夸克**。

• 由於它對**強核力**敏感，中子最終是一種**強子**。

• 由於它由三個夸克組成，它也是一種**重子**。

稱為夸克的較小的基本粒子具有分數電荷。一個上夸克帶 +2/3 電荷，兩個下夸克，每個帶 -1/3 電荷，構成一箇中子。中子沒有淨電荷，因為其三個夸克上的電荷總和為零。

由於其磁場，中子不是基本粒子。磁場會影響這些亞原子粒子，而電場則不會產生影響，因為它們是中性的。

中子的產生

由於中子不像金屬那樣存在，因此只有幾種產生中子的方法。

中子發生器

• 在這種方法中，氘和氚之間的放熱反應產生中子。

• **動能**為 14.1 MeV 用於產生中子。實驗使用小型 100kV 加速器在較小規模上進行氘原子撞擊氚目標，從而導致中子的發射。

• 這種型別的中子源每秒可以產生 1011 箇中子。

核裂變反應

• 儘管許多原子核都有可能分裂成兩部分，但只有少數原子核，例如鈽-239、鈾-235 和鈾-233，可以引發裂變鏈式反應。

• 裂變是這些原子核分裂時產生的中子導致的，產生的中子可以導致**更多原子核的裂變**。

• 使用熱中子，鈾-235 發生核裂變，每個裂變產生平均 2.4 個快中子和 180MeV 的能量。

• 我們在裂變反應中使用的鈾佔天然鈾的 0.7%，稱為鈾-235。

散裂過程

• 在這個過程中，我們用**德布羅意波長**小於原子核半徑的粒子轟擊目標原子核。

• 整個過程在一個高能中子發生器中進行。

• 當超過某個粒子能量閾值（通常在 5 到 15 MeV 之間）時，反應開始。

• 具有過量能量的質子撞擊重目標材料以產生中子。

同位素

家裡的人有聯絡，但並不相同，他們組成家庭。同位素，也就是家庭的另一個名稱，也存在於元素中。同位素是同一元素家族的成員，但中子數量不同。

根據定義，同位素是具有相同數量的質子但中子數量不同的物質。

碳的原子序數為 6，有 6 個質子。自然界中存在三種**碳的同位素**: 碳 12，它有 6 箇中子（6 個質子 + 6 箇中子 = 12）；碳 13，它有 7 箇中子；以及碳 14，它有 8 箇中子。它們都具有相同數量的質子，但中子數量不同。

同位素的例子

同位素有很多例子

碳的同位素

• 碳-12

• 碳-14

鈾的同位素

• 鈾-235

• 鈾-238

• 鈾-234

氫的同位素

• 氕

• 氘

• 氚

同位素的特徵

• 它們的質量不同，但原子序數相同。

• 它們的中子數量不同，但質子和電子的數量相同。

• 除了與原子核相關的物理和化學特性外，它們都大致相似。

• 它們位於元素週期表中的同一位置。

• 它們的中子數量不同，但質子和電子的數量相同。

• 這些原子都屬於同一元素，也就是說來自同一個家族。

同位素

同位素是具有相同原子質量但原子序數不同的化學元素單位。原子質量是原子中質子和中子的總和。因此，我們也可以認為原子的原子質量和其原子核中核子的數量相等。它將包含等量的核子。

質子和中子本身將具有不同的數量，但同位素的核子數量總是相同的。由於它們的原子序數不同，因此同位素總是具有獨特的原子結構。核子數量的差異是由中子數量構成的。

同位素的一些例子

$$\mathrm{_{40}^{18}\textrm{Ar},\:_{40}^{19}\textrm{K},\:_{40}^{20}\textrm{K}}$$

$$\mathrm{_{24}^{11}\textrm{Na},\:_{24}^{12}\textrm{Mg}}$$

$$\mathrm{_{58}^{26}\textrm{Fe},\:_{58}^{27}\textrm{Ni}}$$

$$\mathrm{_{76}^{32}\textrm{ce},\:_{76}^{34}\textrm{Se}}$$

結論

同位素、中子、同位素等術語對於元素性質的研究至關重要。這些粒子對於各種現象也至關重要，例如核能發電、一些醫療療法等。

常見問題

1. 誰發現了同位素？

同位素的概念是由弗雷德里克·索迪提出的。同位素的概念於 1913 年提出。

2. 誰發現了同位素？

阿爾弗雷德·沃爾特·斯圖爾特提出了同位素的概念。他於 1918 年發現了同位素。

3. 誰引入了同中子素？

同中子素一詞是由德國科學家 K. 古根海默提出的。這一發現發生在 1932 年。

4. 同位素有哪些應用？

同位素在科學的各個領域都非常有用。同位素可用於動力學同位素效應來研究反應機理。此外，同位素也用於確定元素的濃度。我們還使用放射性碳測年技術進行年齡測定，該技術基於碳同位素的使用。

5. 命名具有最多同位素和最少同位素的元素。

同位素數量最多的元素是錫。它有 10 種穩定同位素。另一方面，氫的穩定同位素數量最少。