Neutroner

Figur som visar neutronernas placering i en atom.

I en atom bildar oladdade neutroner tillsammans med positivt laddade protoner själva kärnan. Funktionen neutronerna fyller där är att de gör de attraherande, så kallade starka krafterna som verkar mellan partiklarna i en atomkärnan starkare, vilket förhindrar att de positivt laddade protonerna stöter bort varandra.

I modellen till höger är neutronerna utmärkta med pilar. Symbolen n är en internationell beteckning för neutroner.

Varierar i antal, vilket ger upphov till isotoper

Antalet protoner och elektroner i ett visst atomslag är alltid konstant, men antalet neutroner kan variera. De flesta kolatomer har till exempel sex neutroner, men någon procent av alla kolatomer har sju stycken.

Båda dessa varianter har sex protoner och är därför av samma atomslag. De har också lika många elektroner (sex) vilket ger dem samma egenskaper. Det enda som skiljer dem åt är alltså 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 (betecknass 13C) och ytterligare en kol-isotop som är ännu ovanligare kallas för kol-14 (14C).

ÖvningsuppgiftSvar

Vilket masstal tror du litiumatomen som modellen i början artikeln föreställer har?

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 (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 – väte-3 (eller tritium, vilket ungefär betyder ”den tredje” på grekiska).

Tritium- och deuteriumkärnor reagerar med varandra i många stjärnors (däribland vår egen sols) inre vilket leder till att stora mängder strålning, bland annat i form av ljus, frigörs. 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. Också när kärnvapen används bildas radioaktiva isotoper som kan göra stora ytor obeboeliga.

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 lämlig 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 238 − 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 är 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 / ställ en fråga.
Publicerad 8 januari 2011. Senast uppdaterad 7 december 2017.

Kommentarer är stängda