Nucleo del Plutonio 239

Quando in fisica o in chimica si parla di isotopo di un certo elemento, si intende un elemento che ha lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni.
Ad esempio, due noti isotopi dell'idrogeno sono il deuterio e il trizio, ma molti degli altri elementi diversi dall'idrogeno hanno i loro isotopi.
In questo appunto in particolare ci occuperemo di studiare il Plutonio 239, un isotopo del Plutonio, calcolandone la quantità di carica contenuta nel nucleo.
Osserviamo che è importante specificare che ci stiamo riferendo al nucleo, poiché un atomo (a meno che non sia uno ione) ha una carica netta nulla, bilanciata eventualmente dalla carica degli elettroni, non appartenenti al nucleo.
Si ricorda, infatti, che il nucleo contiene solamente neutroni e protoni. Gli elettroni giacciono invece sugli orbitali, a una certa distanza dal nucleo.
Inoltre è garantito che la carica del protone è uguale (in modulo), ma opposta in segno, alla carica dell'elettrone. Quest'ultima è positiva e quest'ultima è negativa.
Vediamo ora il testo dell'esercizio in dettaglio.

Testo dell'esercizio

Un nucleo di plutonio contiene protoni e neutroni. Un protone ha carica positiva uguale alla carica elementare .
Calcola la quantità di carica che contiene.

Svolgimento dell'esercizio

La presenza dei neutroni, che sono neutri e quindi non hanno carica, non influisce nella carica totale del plutonio . Quindi, per risolvere il problema, basta calcolare la carica totale derivante dai protoni.
Considerando che un protone ha carica , possiamo calcolare la carica totale:

Osservazione: Sulla base di questo esercizio possiamo dedurre che tutti gli isotopi di un elemento, a meno di ionizzazioni, hanno la stessa quantità di carica nel nucleo!