Neutroner

Figur som visar neutronernas placering i en atom.

De flesta atomkärnor består förutom av positivt laddade protoner också av oladdade neutroner. Man kan säga att neutronerna fungerar som ett slags ”klister” i atomkärnan, på så sätt att de ökar de attraherande krafterna (de så kallade starka krafterna) mellan partiklarna i atomkärnan. Om dessa krafter blir tillräckligt starka hindras de positivt laddade protonerna från att stöta bort varandra.

I modellen till höger är neutronerna utmärkta med pilar. Neutroner betecknas ofta med symbolen n.

Varierar i antal, vilket ger upphov till isotoper

Antalet protoner och elektroner i ett visst atomslag är alltid konstant, men antalet neutroner kan variera.

Exempel: Alla kolatomer har sex protoner, och sex elektroner (vilket innebär att de har samma kemiska egenskaper). Nästan alla kolatomer har även sex neutroner, men ungefär 1% av alla kolatomer har sju stycken. Det enda som skiljer dessa varianter åt, är att varianten med sju neutroner är något tyngre.

Atomer som bara skiljer sig åt genom antalet neutroner kallas för isotoper.

När man namnger olika isotoper av ett atomslag brukar man lägga ihop antalet protoner och neutroner. Detta värde kallas isotopens masstal. En kolatom med sex protoner och sex neutroner har masstalet 12 och kallas för en kol-12-atom. Med kemiska beteckningar skrivs detta 12C. Isotopen med sju neutroner kallas enligt samma system för en kol-13 (betecknas 13C). Ytterligare en kol-isotop som är ännu ovanligare kallas för kol-14 (14C).

ÖvningsuppgiftSvar

Vilket masstal har litiumatomen som modellen i början av artikeln föreställer?

Tre protoner (röda) plus fyra neutroner ger ett masstal på 3+4=7. Det är alltså en litiumatom med masstalet 7, litium-7 eller 7Li.

Det finns inte hur många isotoper av ett atomslag som helst. Blir antalet neutroner för stort eller för litet klarar inte atomkärnan av att hålla ihop utan faller sönder. Under sönderfallet avges radioaktiv strålning, vilket ofta är mycket skadligt för levande organismer. Atomer med kärnor som lätt ”går sönder” sägs vara radioaktiva.

Kolisotopen kol-14 är ett exempel på detta, vilket leder till att koncentrationen av kol-14-atomer i olika föremål minskar med tiden när dessa faller sönder. Genom att undersöka hur mycket kol-14 som finns kvar i exempelvis ett fossil kan forskare därmed avgöra hur länge sedan organismen det föreställer levde. Den här metoden kallas för kol-14-metoden.

Ett annat atomslag med intressanta isotoper är väte. Den vanligaste väteisotopen är väte-1, vars kärna enbart består av en proton. Vissa väteatomer innehåller dessutom en neutron och kallas för väte-2 (eller deuterium, som kommer av det grekiska ordet för ”den andre”). Det finns också oerhört små koncentrationer av en tredje, radioaktiv väteisotop som har en proton och två neutroner i kärnan. Den kallas väte-3 (eller tritium, vilket ungefär betyder ”den tredje” på grekiska).

Tritium- och deuteriumkärnor reagerar med varandra i solens (och många andra stjärnors) inre, vilket leder till att stora mängder strålning frigörs, bland annat i form av ljus. Man hoppas kunna återskapa denna process på jorden, vilket hade kunnat bli lösningen på våra energiproblem.

Vid dagens kärnkraft använder man för det mesta radioaktiva isotoper av atomslaget uran, eftersom man vill ta till vara på strålningen som avges när man tvingar urankärnorna att falla sönder. Vid denna process bildas många kraftigt radioaktiva isotoper av andra atomslag, som måste hållas borta från människor i flera miljoner år eftersom strålningen är så farlig. 

ÖvningsuppgiftSvar

Uranatomer, som har atomnumret 92, innehåller alltid 92 protoner. Det finns flera olika naturligt förekommande isotoper av uran på jorden, och på labb har fysiker lyckats framställa ännu fler, men väldigt instabila isotoper. Den absolut vanligaste isotopen (mer än 99 % av alla uranatomer på jorden utgörs av dessa) är uran-238, men den enda som är lämplig att använda för kärnkraft är uran-235 som är betydligt mindre vanlig (utgör 0,7 % av alla uranatomer).

Använd masstalet för att räkna ut många neutroner uran-238 och uran-235 innehåller.

Masstalet för uran-238 är 238, vilket innebär att summan av antalet neutroner och protoner ska bli just 238.

Vi vet att antalet protoner är 92. Alltså är antalet neutroner 238 − 92 = 146.

För uran-235 får vi på motsvarande sätt att antalet neutroner är 235 − 92 = 143.

ÖvningsuppgiftSvar

Sant eller falskt? Alla atomer har lika många neutroner som protoner i sin atomkärna.

Falskt! Ofta är antalet ungefär lika, men atomer med exakt lika många protoner som neutroner är rätt ovanligt. Den här artikeln innehåller flera motexempel; kol-14, litium-7 och uran-238 är alla exempel där antalet protoner inte är lika med antalet neutroner. (I uran-238 finns det rent av ca. 50 % fler neutroner än protoner!)


Artikeln skriven av Oskar Henriksson.
Lämna feedback på artikeln / ställ en fråga.
Publicerad 8 januari 2011. Senast uppdaterad 19 oktober 2020.

Kommentarer inaktiverade.