¿Por qué algunos átomos del mismo elemento tienen más neutrones?

No solo algunos, sino que todos los elementos tienen isótopos con diferentes números de neutrones. Un elemento se define por el número de protones. Un isótopo se define por la cantidad de protones y la cantidad de neutrones. Miremos su pregunta al revés. ¿Por qué algunos isótopos son más estables que otros? seguido de la pregunta: ¿Por qué la cantidad de neutrones necesarios para la estabilidad aumenta más rápido que la cantidad de protones? La “Tabla de nucleidos” muestra este patrón. Un gráfico interactivo muy bueno (y gratuito) es la estructura nuclear y los datos de desintegración.
La tabla de nucleidos es como una hoja de cálculo con el número de protones en el eje vertical y el número de neutrones en el eje horizontal. Por convención, el número de protones se muestra disminuyendo desde la parte superior. La tabla correspondiente de los elementos sería simplemente una lista simple. Pero tenemos la Tabla Periódica de los Elementos porque los patrones en las propiedades de los elementos se han notado y explicado en términos de familias de orbitales (s, p, d y f). Algunos patrones son evidentes en la Tabla de Nuclidos, pero aún no se han explicado adecuadamente, en mi humilde opinión.

Lo que sea que mantenga un núcleo unido, parece que se necesita menos energía si hay suficientes neutrones para evitar que los protones se acerquen demasiado a otro protón.

Los protones y los neutrones pueden unirse en varias combinaciones que se convierten en los núcleos de los átomos. La fuerza fuerte tiende a unir protones y neutrones, pero la fuerza electromagnética tiende a separar los protones. Si una combinación dada es estable o no es una pregunta complicada, pero si la combinación particular no es estable, eventualmente se dividirá en partes separadas.

Ahora, cuando clasificamos los núcleos estables o semiestables, definimos un “elemento” como una clase de núcleos con el mismo número de protones. Pero si hay múltiples tipos de núcleos para un elemento con diferentes números de neutrones, nuestra definición los agrupa a todos bajo el mismo nombre de elemento.

Definimos elementos de esa manera particular porque estamos interesados ​​en cómo se comportan estos elementos en las reacciones químicas, y esto está determinado por el número de cargas eléctricas positivas en el núcleo, es decir, el número de protones.

Piensa así.

Los protones tienen carga positiva para que se puedan repeler entre sí, por lo que los neutrones parecen evitar que se repitan al “pegarlos” a los protones. Como consecuencia, un protón puede “adherirse” a dos o más neutrones para evitar tocar otros protones.

Por lo tanto, no es extraño ver que hay más neutrones que protones en un átomo.