원자에서 중성자를 제거하면 어떻게됩니까?

원자의 핵에 중성자를 제거하거나 첨가 할 때, 결과 물질은 동일한 요소의 새로운 유형이며 동위 원소라고합니다.

주변에 보는 모든 것은 물질로 구성되어 있으며 모든 물질은 원자로 구성됩니다. 원자가 더 멀어 질 수 있습니까? 분명히. 원자는 양성자, 중성자, 전자 및 대부분의 사람들이 알지 못하는 다른 아 원자 입자로 구성됩니다.

이제 모든 것이 원자로 구성되고 원자 자체가 아 원자 입자로 구성되어 있다면 아 원자 입자의 조합의 변화는 새롭고 다른 종류의 물질을 초래합니까? 그것은 가장 확실합니다.

원자에서 전자를 제거한다면, 다른 반대로 하전 된 이온과 결합 할 준비가 된 양으로 하전 된 이온이 남아있을 것입니다. 양성자가 꺼내거나 원자에 추가되면 완전히 새로운 요소가 형성됩니다 (핵을 안정적으로 유지하려면 동일한 수의 중성자를 추가하거나 제거해야합니다). 그러나 원자 핵에서 중립적으로 하전 된 중성자를 제거하면 어떻게됩니까? 아마도 새로운 요소 일 것입니까?

원자는 주로 양성자, 전자 및 중성자를 포함합니다. 이들 입자 중 하나의 첨가 또는 제거는 원자의 특성과 동일성을 변경시킨다. (사진 크레딧 :벡터 FX/ Shutterstock)

동위 원소

원자의 핵에 중성자를 제거하거나 첨가 할 때 기술적으로 새로운 요소를 얻지 못하지만 손에 새로운 유형의 요소가 있습니다. 이 새로운 유형을 요소의 "동위 원소"라고합니다. 동위 원소는 공식적으로 동일한 수의 양성자를 갖는 원소로 정의되지만 핵에서 다른 수의 중성자로 정의됩니다. 동위 원소의 또 다른 정의는 이들을 동일한 원자 수 (양성자 수)를 갖는 원자로 정의하지만, 원자 질량 수 (원자의 중성자 및 양성자의 합). 요소의 동위 원소는 또한 같은 수의 전자를 가지고 있습니다.

자, 새로 출시 된 iPhone을 사용하여 동위 원소의 개념을보다 접근하기 쉬운 방식으로 이해합시다. Apple은 최근 Apple iPhone 시리즈, 즉 iPhone 11, iPhone 11 Pro 및 iPhone 11 Pro Max에서 3 개의 새로운 장치를 출시했습니다. Pro와 Pro Max는 iPhone 11의 다른 변형 또는 유형에 지나지 않습니다.이 둘은 동일한 A13 Bionic 칩을 사용하거나 단순히 2019 년에 출시 되었기 때문에 iPhone 11의 유형으로 식별 될 수 있습니다.

모든 요소는 원자 수, 즉 핵의 양성자 수에 따라 전적으로 식별됩니다. 따라서 iPhone과 유사하게, 동일한 수의 양성자 (A13 칩이있는 iPhone)를 갖는 요소이지만, 다른 수의 중성자 (다른 수의 카메라 또는 배터리 크기)는 완전히 새로운 요소 대신 동일한 요소의 다른 유형으로 식별됩니다.

수소는 자연적으로 발생하는 3 개의 동위 원소를 가지고 있으며, 각각은 중성자가 다른 것보다 더 많지만 같은 수의 양성자를 갖는다. (사진 크레디트 :Designua/ Shutterstock)

동위 원소의 역사

방사성 동위 원소의 존재는 1913 년에 방사선 화학 주의자 인 프레 더릭 소디 (Frederick Soddy)에 의해 먼저 식별되면서 방사성 캐스케이드 (일련의 방사성 붕괴)를 연구했습니다. Soddy는 우라늄과 납 사이에 40 개의 다른 원소 종 (방사선 요소라고 함)을 발견했습니다. 그러나 주기율표는 둘 사이에 11 개의 요소 만 허용했습니다. 이 40 가지 요소를주기적인 테이블에 배치하려는 시도에서 Frederick Soddy와 Kazimierz Fajans는 방사능 변위 이론을 제시했습니다.

이론은 알파 붕괴 (원자가 헬륨 핵을 방출하는 방사성 붕괴, 즉 2 개의 양성자 및 2 개의 중성자)가주기적인 테이블에서 부모 요소의 왼쪽에있는 두 곳의 요소를 생성하는 반면, 베타 부패 (전자 또는 양지의 방출)는 부모의 오른쪽에 한 곳에서 한 곳에서 발생한다는 것을 제안했다.

각 유형의 붕괴에 따라 형성된 요소의 시각적 표현. 여기서 N은 중성자 수이며 Z는 원자 번호의 약자입니다. (사진 크레딧 :Marsrover/Wikimedia Commons)

그러나 Soddy는 일부 방사선 요소의 원자 중량/질량이 다르지만 부모 요소의 화학적 특성을 유지하므로 주기율표에서 동일한 위치를 차지해야합니다. Frederick Soddy의 친구 인 Margaret Todd는 이러한 방사선 요소에 대해“동위 원소”라는 용어를 만들었습니다. 동위 원소라는 단어는“같은 장소에서”에 대한 그리스어입니다. Soddy는 1921 년 방사성 요소에 대한 이해와 동위 원소의 조사 및 발견에 대한 기여로 노벨 화학상을 수상했습니다. J. J. Thomson은 1913 년에 요소의 첫 번째 안정적인 동위 원소를 발견했습니다.

동위 원소 사이의 특성의 차이

단순화를 위해 요소의 속성을 화학 특성과 물리적 특성의 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 화학적 특성은 화합물 또는 다른 요소를 형성하기 위해 화학 반응을 겪는 원소 및 원자의 능력과 경향이다. 이들 특성은 원자에 존재하는 전자의 수에 의해 결정된다. 원소의 동위 원소는 다른 수의 중성자를 가지지 만 동일한 수의 전자를 가지므로 유사한 화학적 특성을 갖습니다. 그러나 수소의 동위 원소는 예외입니다.

한편, 끓는점 및 원소의 융점과 같은 물리적 특성은 원자 질량 수에 의존합니다. 질량 수의 차이는 부모와 동위 원소와 다른 물리적 특성을 부여합니다. 그러나 동위 원소의 핵 특성은 서로 다르고 분류의 기초를 형성합니다.

탄소는 자연적으로 발생하는 3 개의 동위 원소를 가지고 있습니다. 탄소 -12 및 탄소 -13은 안정적인 동위 원소이고 탄소 14는 방사성이다. (사진 크레디트 :Designua/ Shutterstock)

동위 원소는 안정성 또는 부패 경향에 따라 분류됩니다. 339 개의 자연적으로 발생하는 동위 원소 중 약 252가 안정적으로 간주됩니다. 그러나 그중 146 명만이 실제로 안정적이고 다른 106 명은 이론적으로 입니다. 부패하기 쉽습니다. 이에 대한 그러한 관찰은 지금까지 이루어지지 않았기 때문에 관찰 적으로 안정적으로 생각합니다.