中性子の狂気

私たちはすでに、イオンが、電子がない、あるいは余分にある原子であることを学びました。 ある原子が中性子を1個失っているか、または余分な中性子を持っているとしましょう。 そのような原子をアイソトープと呼びます。 原子は、電子が1個足りなくても同じ元素です。 同位体も同じです。 同じ元素であることに変わりはありません。 ただ、同じ元素の他の原子とは少し違うだけです。
例えば、宇宙にはたくさんの炭素（C）原子がある。 通常のものは炭素12である。 これらの原子は6個の中性子を持っています。 しかし、6個でない原子もいくつかある。 そのような原子は中性子が7個、あるいは8個あるかもしれません。 化学をもっと学ぶと、炭素14について耳にすることがあると思います。 炭素14は実際には8個の中性子（2個余分）を持っています。 C-14は炭素元素の同位体として考えられています。
周期表を見たことがある人は、元素の原子質量が偶数になることはほとんどないことに気がついたかもしれません。 それは同位体のために起こるのです。 電子が1個多い原子であれば、たいしたことはない。 電子は、中性子や陽子と比較すると、たいした質量を持っていません。
原子質量は、宇宙に存在する原子の種類と同位体の量を計算して算出します。 炭素の場合、C-12が多く、C-13が2、3個、C-14が数個あります。 すべての質量を平均すると、12（C-12原子の重さ）より少し大きい数字が得られます。 この元素の平均原子質量は、実際には12.011です。 計算ではどの炭素原子を使うか分からないので、原子の平均質量を使うべきでしょう。
原子番号35の臭素（Br）は、同位体の種類が多い。 臭素（Br）の原子質量は79.90。 79と81の2つの主同位体があり、平均して79.90amuという値になっています。 79は44個の中性子を持ち、81は46個の中性子を持っています。 平均原子質量は変わりませんが、科学者は68から97までの質量の臭素同位体を作りました。 中性子の数が重要なのです。 周期表で原子番号が大きくなればなるほど、各元素の同位体がさらに多く見つかるでしょう。

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C-14原子をもう一度見てみると、C-14は永遠に続くわけではないことがわかります。 余分な中性子を失い、C-12になる時期があるのです。 この中性子が失われることを放射性崩壊といいます。 その崩壊は時計のように規則正しく起こります。 炭素の場合、数千年（5,730年）で崩壊が起こります。 もっと時間がかかる元素もあるし、数分で崩壊する元素もある。 考古学者は、掘り出した物の年代を知る必要があるとき、放射性崩壊の知識を利用することができる。 数千年前の物体に閉じ込められていたC-14は、ある一定の速度で崩壊する。 考古学者は化学の知識を持って、その物体が何千年前のものかを測定することができます。 このプロセスを炭素年代測定と呼びます。

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Encyclopedia Britannica: Isotopes
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