Atomnummer, masstal och isotoper

Här ser vi en atom. Just den här har en kärna som består av tre protoner och tre neutroner… Och runt kärnan kretsar tre elektroner. En av de här “treorna” talar om för oss att det här är en litiumatom. Men vilken av treorna är det som bestämmer det? Hur skulle det bli om det fanns en elektron färre?

Då skulle vi ha en jon, men vi skulle fortfarande ha en jon av samma grundämne, litium. Hur skulle det bli om det fanns en neutron till? Skulle det betyda att det blev ett annat grundämne? Nej. Det finns litiumatomer med fyra neutroner, så det är inte heller den avgörande faktorn.

Men om vi tar bort eller lägger till en proton, då är det inte längre samma grundämne. Det är antalet protoner som bestämmer vilket grundämne en atom tillhör. Det finns ett speciellt namn för proton-antalet i en atom. Det kallas atomnumret. Väte har atomnummer ett.

Det betyder att en atom med en proton alltid är väte, oavsett hur många neutroner eller elektroner den har. Nästa grundämne är helium med atomnummer två. Dess atomer har alltid två protoner. Så det är de tre protonerna som gör att det här är… ...en litiumatom. Antalet protoner - atomnumret - bestämmer alltså vilket grundämne det är.

Antalet neutroner då? Vi tittar på de här två versionerna av litium. Om vi räknar det totala antalet partiklar i kärnan, har den här tre protoner plus fyra neutroner, eller totalt sju kärnpartiklar. Den här typen av litium heter “litium-sju”. Litiumatomen med tre neutroner har totalt sex kärnpartiklar, så det är “litium-sex”.

Litium-7 och litium-6 är två isotoper av litium. De har samma antal protoner, men antalet neutroner skiljer sig åt. Antalet neutroner påverkar nästan inte alls de kemiska egenskaperna, men det ger atomen en annan massa. Därför kallas antalet partiklar i kärnan för masstalet. Precis som atomnumret är masstalet alltid ett heltal, eftersom det inte är möjligt att ha tre och en halv proton eller en komma två neutroner.

Finns det fler isotoper av litium än de här två? Ja. Men… De är inte stabila. Vi kan skapa dem i ett laboratorium, men de här andra isotoperna av litium är kortlivade, och går inte att hitta naturligt. Några grundämnen har bara en stabil isotop.

Fluor, till exempel. Alla fluoratomer som finns naturligt har nio protoner och tio neutroner, så alla har masstalet… 19. Andra grundämnen har många olika isotoper. Tenn har flest, med tio olika stabila isotoper. De har alla samma antal protoner - 50, men neutronantalet kan variera mellan 62 och 74!

Det är nästan ingen skillnad i hur de olika isoperna beter sig kemiskt, det är bara massan som skiljer sig åt. Ibland behöver man veta den genomsnittliga massan av alla atomer i ett grundämne. Vi använder det för att beräkna antalet atomer i ett ämne genom att väga det. Den genomsnittliga massan bestäms förstås av vilken blandning av isotoper som finns i ämnet. Om det finns mer av de tyngre isotoperna, så ökar det den genomsnittliga massan.

Masstalet är antalet protoner plus antalet neutroner, eller det totala antalet kärnpartiklar. Atomer med olika masstal är det grundämnets olika isotoper. De flesta grundämnena är en blandning av olika isotoper. Atomnumret är antalet protoner i atomkärnan. Det är det som bestämmer vilket grundämne det är.