Что определяет количество электронов протонов нейтронов в атоме?

Answer 1

Количество электронов всегда равно количеству протонов, чтобы атом был электрически нейтральным. Если электронов будет больше или меньше, чем количество протонов, то это будет заряженный ион.

Отрицательно заряженный ион будет стремиться отдать свои лишние электроны, а положительно заряженный ион будет стремиться, наоборот, откуда-нибудь забрать себе недостающие электроны. Чем больше дисбаланс по разнице количества протонов и электронов, тем быстре это произойдет. То есть чем больше дисбаланс, тем боле нестабилен ион.

Количество нейтронов в ядре тоже зависит от количества протонов. Чем больше протонов, тем больше нейтронов. Но эта зависимость нелинейная. Начиная с гелия, стабильные ядра имеют такое же количество нейтронов, как и количество протонов. Но уже у фтора и натрия на 1 нейтрон больше в стабильном ядре. Затем при увеличении атомного номера в таблице Менделева, это происходит всё чаще и чаще. У скандия уже на 3 нейтрона больше, у аргона уже на 4 нейтрона больше, И т. д. У урана уже на 54 нейтрона больше.

Это связано с тем, что нейтроны в ядре выполняют роль связки протонов, чтобы протоны не разлетелись во все стороны из-за электрического отталкивания. Но в 3-мерном пространстве объем ядра растет как куб от числа протонов, а поверхность, как квадрат. Поэтому при увеличении числа протонов требуется число нейтронов увеличить в большей степени. Иначе самые дальние протоны преодолеют ядерные связи и вылетят из ядра. Что, собственно говоря, и происходит в тех нестабильных изотопах, у которых в ядре не хватает нейтронов. При этом химический элемент превращается в другой химический элемент с номером меньше, чем номер элемента с нестабильным изотопом.

А если у нас в ядре избыточное количество нейтронов, то это тоже нестабильный изотоп, который выбрасывает из ядра лишние нейтроны и переходит в стабильный изотоп. (Но могут быть и боле сложные распады. )