Нейтроны вместе с протонами оказались основными ядерными частицами, искомыми «кирпичиками», из которых построены ядра атомов всех химических элементов.

Посмотрим, как устроены ядра атомов самых легких элементов. Наиболее простым является ядро водорода. Оно состоит из 1 частицы — протона (протон входит в состав всех остальных ядер). Ядро гелия уже значительно сложнее и состоит из 4 частиц: 2 протонов и 2 нейтронов. А ядро урана имеет весьма сложное строение: в нем 238 частиц, из которых 92 протона и 146 нейтронов.

Общее число протонов и нейтронов в ядре равно массовому числу М (оно равно округленному до целых чисел атомному весу А). Количество протонов в ядре равно числу наружных электронов, то есть атомному номеру Z. Зная массовое число и номер химического элемента (эти сведения дает нам периодическая система Менделеева), легко определить количество нейтронов в атомном ядре: оно равно
N = M — Z.

Итак, ядро атома любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов. Интересно, как будут, и будут ли, изменяться химические свойства элементов, если отнимать от ядра или добайлять к нему эти протоны и нейтроны?

Заряд ядра определяется количеством протонов, и любое уменьшение или увеличение их числа вызывает изменение числа электронов в электронной оболочке атома. Л это влечет за собой перестановку элемента из одной клетки таблицы в другую, то есть изменение химических свойств атома. Происходит превращение атома одного элемента в другой.

Уменьшение же или увеличение количества нейтронов в ядре не приводит, к образованию нового химического элемента, так как заряд и, следовательно, номер элемента в таблице Менделеева остаются прежними. Такие атомы отличаются друг от друга массами и, обладая одними .и теми же химическими свойствами, являются разновидностями одного химического элемента. Эти разновидности называются изотопами, то есть элементами, находящимися в одной клетке, в одном месте (топос) таблицы Менделеева.

Почти каждый химический элемент, встречающийся в природе, представляет собой смесь всех разновидностей этого элемента и является природной смесью изотопов. У водорода, например, 3 изотопа. В ядре каждого из них есть
1 протон, и поэтому во всех атомах существует по 1 электрону, который уравновешивает положительный заряд ядра. Дейтерия — устойчивого изотопа водорода с массовым числом 2 — содержится в природном водороде 0,018 процента. Ядро его атома состоит из протона и нейтрона. Ядро сверхтяжелого радиоактивного водорода — трития — состоит из 3 частиц: протона и 2 нейтронов. Трития в природной смеси водорода почти нет. Его получают в довольно больших количествах искусственно в ядерных реакциях.

Число устойчивых изотопов у отдельных химических элементов разное; например, у олова оно доходит до 10.

В настоящее время физикам известно около 300 устойчивых и примерно 800 неустойчивых (радиоактивных) изотопов.