Масен број

Стилизиран приказ на атом на литиум.

1/12 од масата на атом јаглерод ¹²C денес е единица за атомска маса.

Атомот на водород долго време бил атомска единица за маса.

Масен број или нуклеонски број (симбол A) — вкупен број нуклеони во атомското јадро, кој е еднаков на збирот на бројот на протоните P и бројот на неутроните N, односно:

$A=P+N$

Масениот број е приближно еднаков на релативната атомска маса.

Атомска теорија

Во атомската теорија на материјата, атомот се состои од атомско јадро околу кое кружателектрони. Денес, општо прифатено е дека атомското јадро на сите хемиски елементи се состои од позитивно наелектризирани протони и неутрони кои немаат електричен полнеж. Честичките кои се наоѓаат во атомското јадро, односно протоните и неутроните, заеднички се нарекуваат нуклеони (латински nucleus: јадро). Неутронот има маса речиси еднаква на масата на протонот. Протонот е јадро на атом на водород, така што неговата маса е еднаква на масата на атом на водород. Бројот на протони во атомското јадро, наречен атомски број, е еднаков на неговиот електричен полнеж и секогаш одговара на редниот број на хемискиот елемент во периодниот систем. Значи, атомскиот број го одредува видот на хемискиот елемент.

Во неутрален атом, бројот на електрони кои кружат околу јадрото е еднаков на бројот на протони во јадрото. Позитивниот полнеж на еден протон е еднаков на негативниот полнеж на електрон. Во 1869 година рускиот хемичар Д.И. Менделеев го открил начелото на повторување на хемиските својства на елементите како што се зголемува нивната атомска маса. Потоа ги подредил сите познати елементи по редослед на зголемување на атомската маса, еден над друг и составил периодичен систем. Менделеев докажал дека секој хемиски елемент има одреден атомски состав, означен со неговата атомска маса и местото во периодниот систем на елементите.

Бројот на протони P и на неутрони N во јадрото ја одредува атомската маса A на одреден елемент, односно:

$A=P+N$

и се нарекува атомски масен број. На пример, јадрото на хелиумот се состои од два протони и два неутрони. Според тоа, електричниот полнеж на јадрото и атомскиот број на хелиумот се 2, а релативната атомска маса е 4. Негативно наелектризираните електрони кружат околу атомското јадро, а бројот на електрони е еднаков на бројот на протони во јадрото.

Меѓутоа, со ист број на протони во јадрото, може да има различни количини на неутрони. Два атома кои имаат ист број на протони и различен број на неутрони имаат речиси исти хемиски својства и ист атомски број, но различни атомски маси. Елементите кои имаат ист атомски број, но различна атомска маса се нарекуваат изотопи. На пример, постои хлор, кој има атомски број 17, што значи дека неговото јадро содржи 17 протони, додека неговата атомска маса е 35, што значи дека јадрото на неговиот атом содржи 18 неутрони (17 + 18 = 35). Меѓутоа, постои и хлор со атомска маса од 37, што значи дека јадрото на неговиот атом содржи 20 неутрони (17 + 20 = 37). Обичниот хлор кој се наоѓа во соединенијата во природата има атомска маса од 35,46, што значи дека е мешавина од овие два изотопи кои во него се претставени во сооднос 3 : 1, тоа е:

${\frac {\mathrm {3\cdot 35+1\cdot 37} }{\mathrm {4} }}=\mathrm {35,5}$

Првиот изотоп на хлор симболично се запишува како ₁₇Cl³⁵, а вториот како ₁₇Cl³⁷. Горниот број до хемискиот симбол на елементот ја означува релативната атомска маса на тој елемент, а долниот број го означува бројот на протони во јадрото на тој елемент или неговиот атомски број. Водородот има и свои изотопи: ₁H¹ обичен водород, ₁H² тежок водород или деутериум и ₁H³ тритиум.

Вакви изотопи се пронајдени кај речиси сите хемиски елементи. Така, ураниумот, кој е најважен за добивање јадрена енергија, има 5 изотопи. Ураниумот има атомски број 92, а неговите изотопи имаат атомски маси 234, 235, 237, 238 и 239. Во природниот ураниум, најзастапен изотоп е оној со атомска маса 238. Има 137 пати повеќе од изотопот со атомска маса 235. Има уште помалку негови други изотопи. Изотопите денес се широко користени во медицината, технологијата и индустријата, а особено се важни во производството на јадрена енергија. Одвојувањето на изотопи се врши со центрифугирање, дестилација, дифузија итн.

Привлечните сили што постојат помеѓу протоните и неутроните го спречуваат атомското јадро, кое се состои од позитивно наелектризирани протони, да не се разлета, бидејќи како електричните полнежи се одбиваат еден со друг. Тоа се таканаречените јадрени сили или основни сили кои, иако се многу големи, дејствуваат само на многу мали растојанија, односно во димензиите на атомското јадро. Толкувањето на овие сили е еден од главните проблеми на атомската физика денес.