基本問題524 原子核

原子核の構成

直感的理解
原子核は陽子と中性子(核子)からできています。\({}^A_Z X\) の記法で、\(Z\) が陽子数(=原子番号)、\(A\) が質量数(=核子の総数)です。

(1) \({}^{12}_6\text{C}\):陽子6、中性子6

(2) \({}^{13}_6\text{C}\):陽子6、中性子7(\({}^{12}\text{C}\) の同位体)

(3) \({}^{235}_{92}\text{U}\):陽子92、中性子143

(4) \({}^{238}_{92}\text{U}\):陽子92、中性子146(\({}^{235}\text{U}\) の同位体)

中性子数の計算:

$$N = A - Z$$ $${}^{235}_{92}\text{U}:N = 235 - 92 = 143$$ $${}^{238}_{92}\text{U}:N = 238 - 92 = 146$$
答え:
(1) 陽子6, 中性子6
(2) 陽子6, 中性子7
(3) 陽子92, 中性子143
(4) 陽子92, 中性子146
補足:仕事とエネルギーの関係

仕事-エネルギー定理より、合力がした仕事は運動エネルギーの変化に等しい:

$$W_{\text{合}} = \Delta E_k = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{1}{2}mv_0^2$$
Point

同位体=陽子数(原子番号)が同じで中性子数が異なる原子。化学的性質はほぼ同じだが、質量や放射性が異なる。