S obzirom da znamo da svaki atom da bi bio stabilan mora biti električki neutralan (kako to znamo ti je drugo pitanje), broj elektrona mora biti jednak broju protona.

Dakle, pitanje je stvarno kako znamo koliko protona i koliko elektrona koji atom ima. To je zapravo vrlo zanimljivo pitanje koje datira iz ranih dana (pa čak i ranije) nuklearne fizike i kemije.

Danas se to može učiniti prilično lako sa ionskim (ioni su naelektrisane čestice) akceleratorom (ubrzivaćem čestica) i magnetom(magnetom jer magnet može da pomjera naelektrisane čestice ili one njega mogu da pomjeraju ako se kreću). Sa pravom postavkom, može se dobiti snop mono-energetskih iona iz akceleratora pa ih poslati putem odvajaća za uklanjanje elektrona (tako da ostane samo jezgro atoma), a zatim ih poslati kroz magnet za odvajanje komponenti prema brzinama (koja ovisi o odnosu mase iona i  energije odnosno brzine, jer u zavisnosti od brzine kretanja i njihove mase, naelektrisane čestice se više ili manje odklanjaju u magnetskom polju). Iz magnetskog odklona može se dobiti odnos naboja i mase, a iz tog se može dobiti tačan broj protona u sastavu (količina naboja se očita) i broj neutrona (od broja protona i mase). Ovo je srce masene spektrometrije (iako se može koristiti vrijeme-leta tehnika ili magnetska separacija).

a-phy-radmat-dia0aaa

Animacija: Na ovoj animaciji vidimo kako se naelektrisane čestice protoni ili elektroni šalju kroz detektor njihovih brzina i detektor vrste naboja, gdje se pozitivno naelektrisane čestice odklanjaju na jednu stranu, a negativne na drugu). U zavisnosti od brzine kretanja i mase, naelektrisane čestice koje se puštaju s lijeva će se više ili manje odkloniti, a na osnovu tog odklona, možemo odrediti odnos mase i brzine kretanja, a na osnovu tog odnosa možemo odrediti broj protona odnosno elektrona. Izvor:

Dakle, to znači da samo znamo odnos između elemenata, ali ne baš broj od elektrona / protona. Naučnici u cijelom svijetu su se složili da atom vodika (H) ima 1 pozitivnu i 1 negativnu česticu i na osnovu odnosa možemo reći da i drugi  elementi kao što su Na (natrij), imaju X puta više mase nego H i tako bi trebalo da ima x puta više elektrona / protona. U osnovi je to tako, međutim malo je ipak komplikovanije od toga – svaki odnos daje cijeli broj protona. Dakle, proton može biti kompozitna čestica, što u biti jest na dovoljno visokim energijama (brzinama). Ali bez obzira na to koliko podijelite  atom, možete uvijek dobiti cijeli broj jedinica +1 naboja elektrona, što je jedinična količina naboja.

Da rezimiram: Prvo se odredi broj protona na osnovu njihovog nalektrisanja i odnosa mase i brzine koji se dobije na osnovu odklona snopa u magnetskom polju. Na osnovu toga se dobije i broj elektrona, jer je broj elektrona jednak broju protona. Iz broja  protona može se dobiti i broj neutrona. 

Advertisements