Neutronen
Atome aller Elemente – mit Ausnahme der meisten Wasserstoffatome – haben Neutronen in ihrem Kern. Im Gegensatz zu Protonen und Elektronen, die elektrisch geladen sind, haben Neutronen keine Ladung – sie sind elektrisch neutral. Aus diesem Grund sind die Neutronen im obigen Diagramm mit \(n^0\) beschriftet. Die Null steht für „Nullladung“. Die Masse eines Neutrons ist etwas größer als die Masse eines Protons, die 1 atomare Masseneinheit \(\links( \text{amu} \rechts)\) beträgt. (Eine atomare Masseneinheit entspricht etwa \(1,67 \times 10^{-27}\) Kilogramm.) Ein Neutron hat auch ungefähr den gleichen Durchmesser wie ein Proton, also \(1,7 \mal 10^{-15}\) Meter.
Wie Sie vielleicht schon anhand seines Namens erraten haben, ist das Neutron neutral. Das heißt, es hat keinerlei Ladung und wird daher weder von anderen Objekten angezogen noch abgestoßen. Neutronen befinden sich in jedem Atom (mit einer Ausnahme), und sie sind mit anderen Neutronen und Protonen im Atomkern verbunden.
Bevor wir fortfahren, müssen wir erörtern, wie die verschiedenen Arten subatomarer Teilchen miteinander wechselwirken. Was die Neutronen betrifft, ist die Antwort offensichtlich. Da Neutronen weder von Objekten angezogen noch abgestoßen werden, interagieren sie nicht wirklich mit Protonen oder Elektronen (abgesehen davon, dass sie mit den Protonen im Kern gebunden sind).
Auch wenn Elektronen, Protonen und Neutronen alle Arten subatomarer Teilchen sind, sind sie nicht alle gleich groß. Wenn man die Massen von Elektronen, Protonen und Neutronen vergleicht, stellt man fest, dass Elektronen im Vergleich zu Protonen oder Neutronen eine extrem kleine Masse haben. Andererseits sind die Massen von Protonen und Neutronen ziemlich ähnlich, obwohl die Masse eines Neutrons technisch gesehen etwas größer ist als die eines Protons. Da Protonen und Neutronen so viel massiver sind als Elektronen, stammt fast die gesamte Masse eines Atoms aus dem Kern, der alle Neutronen und Protonen enthält.
| Teilchen | Symbol | Masse (amu) | Relative Masse (Proton = 1) | Relative Ladung | Ort |
|---|---|---|---|---|---|
| Proton | p+ | 1 | 1 | +1 | innerhalb des Kerns |
| Elektron | e- | 5.45 × 10-4 | 0.00055 | -1 | außerhalb des Kerns |
| Neutron | n0 | 1 | 1 | 0 | innerhalb des Kerns |
Tabelle \(\PageIndex{1}\) gibt die Eigenschaften und Orte von Elektronen, Protonen und Neutronen. Die dritte Spalte zeigt die Massen der drei subatomaren Teilchen in „atomaren Masseneinheiten“. Eine atomare Masseneinheit (\(\text{amu}\)) ist definiert als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms. Atommasseneinheiten (\(\text{amu}\)) sind nützlich, weil, wie man sehen kann, die Masse eines Protons und die Masse eines Neutrons in diesem Einheitensystem fast genau \(1\) sind.
Negative und positive Ladungen gleicher Größe heben sich gegenseitig auf. Das bedeutet, dass die negative Ladung eines Elektrons die positive Ladung eines Protons vollkommen ausgleicht. Mit anderen Worten, ein neutrales Atom muss genau ein Elektron für jedes Proton haben. Wenn ein neutrales Atom 1 Proton hat, muss es auch 1 Elektron haben. Wenn ein neutrales Atom 2 Protonen hat, muss es auch 2 Elektronen haben. Wenn ein neutrales Atom 10 Protonen hat, muss es auch 10 Elektronen haben. Du verstehst die Idee. Um neutral zu sein, muss ein Atom die gleiche Anzahl von Elektronen und Protonen haben.