Mis on aatomituuma massiarv? Massiarv on arvuliselt võrdne tuuma neutronite ja prootonite summaga. Seda tähistatakse tähega A. Mõiste "massiarv" tekkis tänu sellele, et tuuma mass on tingitud tuumaosakeste arvust. Kuidas on omavahel seotud tuuma mass ja osakeste arv? Uurime välja.
Aatomi struktuur
Iga aatom koosneb tuumast ja elektronidest. Välja arvatud vesinikuaatom, kuna sellel on ainult üks elektron. Tuum on positiivselt laetud. Negatiivset laengut kannavad elektronid. Iga elektroni laeng võetakse kui -1. Aatom tervikuna on elektriliselt neutraalne, st tal puudub laeng. See tähendab, et negatiivset laengut kandvate osakeste ehk elektronide arv on võrdne tuuma positiivse laenguga. Näiteks hapnikuaatomis on tuumalaeng +8 ja elektronide arv 8, k altsiumi aatomis on tuumalaeng +20, elektronide laeng on 20.
Tuuma struktuur
Tuum koosneb kahte tüüpi osakestest – prootonitest ja neutronitest. Prootonid on positiivselt laetud, neutronitel pole laengut. Seega annavad prootonid tuumale laengu. Iga prootoni laeng võetakse kui +1. See tähendab, kui palju prootoneidmis sisaldub tuumas, on selline kogu tuuma laeng. Näiteks süsiniku tuumas on 6 prootonit, tuumalaeng on +6.
Mendelejevi perioodilises elementide süsteemis on kõik elemendid järjestatud tuumalaengu suurenemise järjekorras. Vesiniku tuumalaeng on +1, see asub esimesena; heeliumil on +2, see on tabelis teine; liitiumil on +3, see on kolmas ja nii edasi. See tähendab, et tuuma laeng vastab elemendi järjekorra (aatom) numbrile tabelis.
Üldiselt on iga aatom elektriliselt neutraalne. See tähendab, et elektronide arv on võrdne tuuma laenguga ehk prootonite arvuga. Ja kuna prootonite arv määrab elemendi aatomarvu, siis seda aatomnumbrit teades teame seega elektronide arvu, prootonite arvu ja tuumalaengu.
Aatomi mass
Aatomi massi (M) määrab selle koostisosade, st elektronide ja tuuma mass. Elektronid on tuumaga võrreldes väga kerged ega anna peaaegu midagi kogu aatomi massile. See tähendab, et aatomi massi määrab tuuma mass. Mis on massiarv? Tuuma massi määrab selle koostist moodustavate osakeste arv - prootonid ja neutronid. Seega on massiarv tuuma mass, mida ei väljendata massiühikutes (grammides), vaid osakeste arvus. Loomulikult on teada tuumade absoluutmass (m), väljendatuna grammides. Kuid need on väga väikesed arvud, mida väljendatakse negatiivsetes võimsustes. Näiteks süsinikuaatomi mass on m(C)=1,99 ∙ 10-23 g. Selliste arvude kasutamine on ebamugav. Ja kui pole vaja absoluutseid massiväärtusi, vaid on vaja lihts alt võrreldaelementide või osakeste massid, siis kasutage aatomite suhtelisi masse (Ar), väljendatuna amü-des. Aatomi suhteline mass on näidatud perioodilisustabelis, näiteks lämmastikus on 14,007. Aatomi suhteline mass ümardatuna täisarvuni on elemendi tuuma massiarv (A). Massiarvud on sellised, et neid on mugav kasutada – need on alati täisarvud: 1, 2, 3 jne. Näiteks lämmastikus on 14, süsinikul 12. Need on kirjutatud ülemise vasakpoolse indeksiga, näiteks 14N või 12C.
Millal on vaja teada massiarvu?
Teades perioodilise süsteemi elemendi massiarvu (A) ja aatomnumbrit (Z), saate määrata neutronite arvu. Selleks lahutage massiarvust prootonid.
Teades massiarvu, saate arvutada tuuma või kogu aatomi massi. Kuna tuuma massi määrab selle koostist moodustavate osakeste mass, on see võrdne nende osakeste arvu ja nende osakeste massi korrutisega, see tähendab neutroni massi korrutisega ja massiarv. Neutroni mass on võrdne prootoni massiga, üldiselt tähistatakse neid nukleoni (tuumaosakese) massina.
M=A∙mN
Näiteks arvutame alumiiniumi aatomi massi. Nagu Mendelejevi elementide perioodilisest süsteemist näha, on alumiiniumi suhteline aatommass 26 992. Ümardades saame alumiiniumi tuuma massinumbriks 27. See tähendab, et selle tuum koosneb 27 osakesest. Ühe osakese mass on konstantne väärtus, mis on võrdne 1,67 ∙ 10-24 g. Seejärel on alumiiniumsüdamiku mass: 27 ∙ 1,67 ∙ 10-24 r=4, 5 ∙ 10-23 r.
Mis on elementide tuumade massiarv, mida peate teadma radioaktiivsete lagunemisreaktsioonide või tuumareaktsioonide koostamisel. Näiteks uraani tuuma lõhustumine 235U, hõivates ühe neutroni 1n, tekitab baariumi tuumad 141 Ba ja krüptoon 92Kr, samuti kolm vaba neutronit 1n. Selliste reaktsioonide koostamisel kasutatakse reeglit: võrrandi paremal ja vasakul küljel olevate massiarvude summa ei muutu. 235+1=92+141+3.
