中子 同位素 同位素 同中子素

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简介

中子在1932年被英国物理学家詹姆斯·查德威克发现之前就被认为存在。例如，已知氦只有两个质子，但原子质量为四。此外，在**中子**和质子被发现后，还出现了一个新的概念，即同位素、同位素和同中子素。这些术语非常简单，但基于原子质量单位中中子和质子的数量。

什么是中子？

构成原子的三种亚原子粒子之一，中子就是其中之一。它与质子共存于原子核中，并与质子结合形成原子的原子质量。中子是中性的（没有电荷），或者我们可以说它是中性的；它没有电荷，而质子带正电荷，电子带负电荷。

• 质子的质量为 1.6726×10^-27 kg，而中子的质量为 1.6749×10^-27 kg。

原子在 a.m.u. 中的近似质量来自将存在于一个原子质量单位中的所有中子和质子加在一起。中子可以被归类为各种类型的粒子。

• 如前所述，它是一种核子。因为它拥有超过两个**夸克**。

• 由于它对**强核力**敏感，中子最终是一种**强子**。

• 由于它由三个夸克组成，它也是一种**重子**。

称为夸克的较小的基本粒子具有分数电荷。一个上夸克带 +2/3 电荷，两个下夸克，每个带 -1/3 电荷，构成一个中子。中子没有净电荷，因为其三个夸克上的电荷总和为零。

由于其磁场，中子不是基本粒子。磁场会影响这些亚原子粒子，而电场则不会产生影响，因为它们是中性的。

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中子的产生

由于中子不像金属那样存在，因此只有几种产生中子的方法。

中子发生器

• 在这种方法中，氘和氚之间的放热反应产生中子。

• **动能**为 14.1 MeV 用于产生中子。实验使用小型 100kV 加速器在较小规模上进行氘原子撞击氚目标，从而导致中子的发射。

• 这种类型的中子源每秒可以产生 1011 个中子。

核裂变反应

• 尽管许多原子核都有可能分裂成两部分，但只有少数原子核，例如钚-239、铀-235 和铀-233，可以引发裂变链式反应。

• 裂变是这些原子核分裂时产生的中子导致的，产生的中子可以导致**更多原子核的裂变**。

• 使用热中子，铀-235 发生核裂变，每个裂变产生平均 2.4 个快中子和 180MeV 的能量。

• 我们在裂变反应中使用的铀占天然铀的 0.7%，称为铀-235。

散裂过程

• 在这个过程中，我们用**德布罗意波长**小于原子核半径的粒子轰击目标原子核。

• 整个过程在一个高能中子发生器中进行。

• 当超过某个粒子能量阈值（通常在 5 到 15 MeV 之间）时，反应开始。

• 具有过量能量的质子撞击重目标材料以产生中子。

同位素

家里的人有联系，但并不相同，他们组成家庭。同位素，也就是家庭的另一个名称，也存在于元素中。同位素是同一元素家族的成员，但中子数量不同。

根据定义，同位素是具有相同数量的质子但中子数量不同的物质。

碳的原子序数为 6，有 6 个质子。自然界中存在三种**碳的同位素**: 碳 12，它有 6 个中子（6 个质子 + 6 个中子 = 12）；碳 13，它有 7 个中子；以及碳 14，它有 8 个中子。它们都具有相同数量的质子，但中子数量不同。

同位素的例子

同位素有很多例子

碳的同位素

• 碳-12

• 碳-14

铀的同位素

• 铀-235

• 铀-238

• 铀-234

氢的同位素

• 氕

• 氘

• 氚

同位素的特征

• 它们的质量不同，但原子序数相同。

• 它们的中子数量不同，但质子和电子的数量相同。

• 除了与原子核相关的物理和化学特性外，它们都大致相似。

• 它们位于元素周期表中的同一位置。

• 它们的中子数量不同，但质子和电子的数量相同。

• 这些原子都属于同一元素，也就是说来自同一个家族。

同位素

同位素是具有相同原子质量但原子序数不同的化学元素单位。原子质量是原子中质子和中子的总和。因此，我们也可以认为原子的原子质量和其原子核中核子的数量相等。它将包含等量的核子。

质子和中子本身将具有不同的数量，但同位素的核子数量总是相同的。由于它们的原子序数不同，因此同位素总是具有独特的原子结构。核子数量的差异是由中子数量构成的。

同位素的一些例子

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

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

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

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

结论

同位素、中子、同位素等术语对于元素性质的研究至关重要。这些粒子对于各种现象也至关重要，例如核能发电、一些医疗疗法等。

常见问题

1. 谁发现了同位素？

同位素的概念是由弗雷德里克·索迪提出的。同位素的概念于 1913 年提出。

2. 谁发现了同位素？

阿尔弗雷德·沃尔特·斯图尔特提出了同位素的概念。他于 1918 年发现了同位素。

3. 谁引入了同中子素？

同中子素一词是由德国科学家 K. 古根海默提出的。这一发现发生在 1932 年。

4. 同位素有哪些应用？

同位素在科学的各个领域都非常有用。同位素可用于动力学同位素效应来研究反应机理。此外，同位素也用于确定元素的浓度。我们还使用放射性碳测年技术进行年龄测定，该技术基于碳同位素的使用。

5. 命名具有最多同位素和最少同位素的元素。

同位素数量最多的元素是锡。它有 10 种稳定同位素。另一方面，氢的稳定同位素数量最少。