O átomo possui três partículas subatômicas de interesse primário que são os elétrons, os prótons e os nêutrons. O nêutron foi a última partícula dessas três a ser descoberta.
O cientista Ernest Rutherford havia descoberto, em 1911, por meio de experimentos com partículas alfa (leia o texto Experimento de Rutherford), que o átomo era formado por uma região vazia denominada eletrosfera, onde os elétrons (partículas negativas) ficavam girando, e por um núcleo, uma região no centro do átomo, maciça, altamente densa e com carga positiva. Eugen Goldstein já havia descoberto que essa carga era em virtude dos prótons, partículas de carga positiva (você poderá ver mais detalhes no texto Prótons).
No entanto, surgiu a seguinte questão: Se os prótons são positivos, por que eles não se repelem e o núcleo do átomo se desintegra?
Isso é realmente verdade, visto que é amplamente conhecido que partículas de cargas iguais se repelem e de cargas opostas se atraem.
Essa questão foi solucionada em 1932 pelo cientista James Chadwick, na Universidade de Cambridge, Inglaterra. Existem alguns elementos que têm o núcleo instável e emitem partículas e radiações, sendo esse processo conhecido como radioatividade. Chadwick percebeu que o núcleo do berílio radioativo emitia partículas neutras, sem carga elétrica e com a massa praticamente igual à massa dos prótons (na verdade, é um pouquinho maior).
Dessa forma, foi descoberta a terceira partícula subatômica, que foi denominada de nêutron.
Os nêutrons ficam juntamente aos prótons no núcleo do átomo. Assim, eles diminuem as forças de repulsão entre os prótons e mantêm o núcleo estável, com as partículas unidas.
A massa de um nêutron é igual a 1,675 . 10-27 kg, sua massa em unidade de massa atômica é relativamente igual a 1.
Conforme dito no texto “Prótons”, já mencionado, praticamente todos os elementos possuem isótopos naturais ou artificiais. O que significa que existem átomos com a mesma quantidade de prótons no núcleo, mas com quantidades de nêutrons diferentes.
O hidrogênio, por exemplo, possui três isótopos: o hidrogênio comum ou prótio (1 próton e 1 nêutron), o hidrogênio pesado ou deutério (1 próton e 2 nêutrons) e o hidrogênio superpesado ou trítio (1 próton e 3 nêutrons). Veja na ilustração abaixo que o que muda é a quantidade de nêutrons (simbolizados pelas bolinhas verdes):
Existem também os isótonos, que são átomos de diferentes elementos químicos com diferentes números de prótons, diferentes números de massa, mas com a mesma quantidade de nêutrons.
Por exemplo, o 1737Cl e o 2040Ca são isótonos, pois sabemos o seu número de massa (A - na parte superior), que é a soma dos prótons com os nêutrons, e nós também sabemos quantos são os seus prótons (na parte inferior). Assim, basta diminuir esses valores que encontraremos quantos nêutrons cada átomo possui:
1737Cl 2040Ca
A = N + P A = N + P
N = A – P N = A – P
N = 37-17 N = 40 – 20
N = 20 N = 20