Les neutrons

I. Définition

Le neutron ressemble beaucoup au proton: de masse à peu près équivalente, il est néanmoins  électriquement neutre.
 

Neutron et proton forment la famille des nucléons .

Comparons :

• Masse d'un proton : m_p  1.672 6231 x 10^-27 kg

• Masse d'un électron : m_e 9.109 3897 x 10^-31 kg

• Masse d'un neutron : 1,674 94 × 10^-27 kg

Un proton a une masse égale à  0,9986 fois celle d'un neutron. Ces particules ont donc bien des masses équivalentes.

 Pour un type d'atome, le nombre de neutrons (noté N ) peut être variable, mais il est en général assez proche du nombre de proton Z, sauf pour les atomes très lourds.
 

Par exemple, l'uranium naturel existe sous deux formes: son noyau peut avoir 92 protons + 143 ou 146 neutrons.
 

Nombre de protons	Nombre de neutrons	isotopes
Z = 92	N = 143	Uranium U235
Z = 92	N = 146	Uranium U238

On appelle ces deux variétés d'uranium des isotopes de l'uranium, notés U 235 (car 92 protons + 143 neutrons = 235 nucléons) et U 238 (pour 238 nucléons).

Dans U 235, on appelle 235 le nombre de masse de l'atome, noté A .
 

A = Z + N

 Autre exemple, si l'hydrogène (en plus de son unique proton) possède un ou deux neutrons, il devient un isotope d'hydrogène (baptisé ici deutérium ou tritium ).

 

Nombre de Masse	Nombre de protons	Nombre de neutrons	isotopes
A = 1	Z = 1	N = 0	Hydrogène normal
A = 2	Z = 1	N = 1	Hydrogène lourd = Deutérium
A = 3	Z = 1	N = 2	Hydrogène hyper lourd = Tritium

1H (hydrogène)	2H (deutérium)	3H (tritium)

Voyez l'exemple animé pour le carbone 12 et son isotope le carbone 13:

Notez bien que si vous ajoutez à C, non pas un neutron, mais un proton, vous changez sa nature en un autre atome (ici le carbone C devient azote N):

A noter que certains isotopes d'atomes courants tels le Carbone 14 ou le Potassium 40 sont radioactifs et donc instables. Les atomes radioactifs sont aussi appelés radio éléments .

Notation:

Un atome comme le carbone est noté symboliquement ¹²₆C avec A=12 et Z=6.
Son isotope, le carbone 14, se notera donc ¹⁴₆C.

II. Détermination du nombre de neutron(s) dans un noyau d'atome :

Prenons par exemple un atome de Bismuth (Bi). Le numéro atomique du Bi est 83, ce qui signifie qu'un atome de bismuth possède 83 électrons et 83 protons. Regardons aussi sa masse atomique relative (209,0). Ce nombre arrondi détermine aussi combien d'éléments composent le noyaux de l'atome de bismuth (ou nucléons) Voici la représentation par convention des éléments donnés ci-dessus : A = nombre de masses ( nombre de nucléons dans le noyau de l'atome s'obtient en faisant l'arrondi de la masse relative) Z = nombre de protons (numéro atomique) n = nombre de neutrons (s'obtient en faisant A-Z) Pour trouver le nombre de neutrons qui composent le noyau de bismuth, il suffit de soustraire le numéro atomique à la masse atomique relative arrondie. Soit dans le cas ci-dessus : 209-83 = 126.  126 est le nombre de neutrons. (n)

1 18 1 1H 1.0079 2 13 14 15 16 17 2He 4.0026 2 3Li 6.941 4Be 9.0122 3 5B 10.811 6C 12.011 7N 14.007 8O 15.999 9F 18.998 10Ne 20.180 3 11Na 22.990 12Mg 24.305 13Al 26.982 14Si 28,079 15P 30.974 16S 32.065 17Cl 35.453 18Ar 39.948 4 19K 39.098 20Ca 40.078 31Ga 69.723 32Ge 72.64 33As 74.922 34Se 78.96 35Br 79.904 36Kr 83.798 5 37Rb 85.468 38Sr 87.62 49In 114.82 50Sn 118.71 51Sb 121.76 52Te 127.60 53I 126.90 54Xe 131.29 6 55Cs 132.91 56Ba 137.33 81Tl 204.38 82Pb 207.2 83Bi 208.98 84Po - 85At - 86Rn - 7 87Fr 88Ra Quel est le nombre de neutron(s) d'un atome de calcium (Ca) ? et le nombre de nucléons qui composent cet atome ?  Quel est le nombre de neutron(s) d'un atome d'aluminium (Al) ?   Donner le nombre de nucléons, de protons, d'électrons et de neutron(s) d'un atome de Xénon (Xe) :