Kako pronaći masu jezgra atoma? i dobio najbolji odgovor

Odgovor NiNa Martushove[gurua]

A = broj p + broj n. To jest, cijela masa atoma je koncentrisana u jezgru, budući da elektron ima zanemarljivu masu jednaku 11800 AJ. e. m., dok proton i neutron imaju masu od 1 jedinice atomske mase. Relativna atomska masa je stoga razlomak jer je aritmetička sredina atomskih masa svih izotopa datog hemijskog elementa, uzimajući u obzir njihovu rasprostranjenost u prirodi.

Odgovor od Yoehmet[guru]
Uzmite masu atoma i oduzmite masu svih elektrona.

Odgovor od Vladimir Sokolov[guru]
Zbrojite mase svih protona i neutrona u jezgru. Dobićeš puno u njima.

Odgovor od Dasha[novak]
periodni sistem u pomoć

Odgovor od Anastasia Durakova[aktivan]
Pronađite vrijednost relativne mase atoma u periodičnoj tablici, zaokružite je na cijeli broj - to će biti masa atomskog jezgra. Masa jezgra, ili maseni broj atoma, sastoji se od broja protona i neutrona u jezgru
A = broj p + broj n. To jest, cijela masa atoma je koncentrisana u jezgru, budući da elektron ima zanemarljivu masu jednaku 11800 AJ. e. m., dok proton i neutron imaju masu od 1 jedinice atomske mase. Relativna atomska masa je stoga razlomak jer je aritmetička sredina atomskih masa svih izotopa datog hemijskog elementa, uzimajući u obzir njihovu rasprostranjenost u prirodi. periodni sistem u pomoć

Odgovor od 3 odgovora[guru]

Zdravo! Evo izbora tema sa odgovorima na vaše pitanje: Kako pronaći masu jezgra atoma?

atomsko jezgro je središnji dio atoma, koji se sastoji od protona i neutrona (zajedno nazvani nukleoni).

Jezgro je otkrio E. Rutherford 1911. dok je proučavao prolaz α -čestice kroz materiju. Pokazalo se da je gotovo cijela masa atoma (99,95%) koncentrisana u jezgru. Veličina atomskog jezgra je reda veličine 10 -1 3 -10 - 12 cm, što je 10.000 puta manje od veličine elektronske ljuske.

Planetarni model atoma koji je predložio E. Rutherford i njegovo eksperimentalno promatranje jezgri vodika su uništeni α -čestice iz jezgara drugih elemenata (1919-1920), dovelo je naučnika do ideje o proton. Termin proton je uveden početkom 20-ih godina XX veka.

Proton (od grč. protona- prvo, karakter str) je stabilna elementarna čestica, jezgro atoma vodika.

Proton- pozitivno nabijena čestica čiji je naboj po apsolutnoj vrijednosti jednak naboju elektrona e\u003d 1,6 10 -1 9 Cl. Masa protona je 1836 puta veća od mase elektrona. Masa mirovanja protona m str= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 amu

Druga čestica u jezgru je neutron.

Neutron (od lat. neuter- ni jedno ni drugo, simbol n) je elementarna čestica koja nema naboj, odnosno neutralna.

Masa neutrona je 1839 puta veća od mase elektrona. Masa neutrona je skoro jednaka (nešto veća od) mase protona: masa mirovanja slobodnog neutrona m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 amu i premašuje masu protona za 2,5 mase elektrona. Neutron, zajedno sa protonom pod zajedničkim imenom nukleon dio je atomskog jezgra.

Neutron je 1932. godine otkrio D. Chadwig, učenik E. Rutherforda, tokom bombardiranja berilijuma α -čestice. Rezultirajuće zračenje velike prodorne moći (savladalo je prepreku od olovne ploče debljine 10–20 cm) pojačalo je svoj učinak pri prolasku kroz parafinsku ploču (vidi sliku). Joliot-Curiejeva procjena energije ovih čestica sa tragova u komori oblaka i dodatna zapažanja omogućila su da se eliminiše početna pretpostavka da je ovo γ -quanta. Velika prodorna moć novih čestica, zvanih neutroni, objašnjena je njihovom električnom neutralnošću. Uostalom, nabijene čestice aktivno stupaju u interakciju s materijom i brzo gube energiju. Postojanje neutrona je predvidio E. Rutherford 10 godina prije eksperimenata D. Chadwiga. Na udaru α -čestice u jezgri berilija dolazi do sljedeće reakcije:

Evo simbola neutrona; njegov naboj je jednak nuli, a relativna atomska masa je približno jednaka jedan. Neutron je nestabilna čestica: slobodni neutron u vremenu od ~ 15 min. raspada na proton, elektron i neutrino - česticu bez mase mirovanja.

Nakon otkrića neutrona od strane J. Chadwicka 1932., D. Ivanenko i W. Heisenberg su nezavisno predložili proton-neutronski (nukleonski) model jezgra. Prema ovom modelu, jezgro se sastoji od protona i neutrona. Broj protona Z poklapa se sa serijskim brojem elementa u tabeli D. I. Mendeljejeva.

Core charge Q određena brojem protona Z, koji su dio jezgra, a umnožak je apsolutne vrijednosti naboja elektrona e:

Q = + Ze.

Broj Z pozvao broj nuklearnog punjenja ili atomski broj.

Maseni broj jezgra ALI naziva se ukupan broj nukleona, odnosno protona i neutrona sadržanih u njemu. Broj neutrona u jezgru je označen slovom N. Dakle, maseni broj je:

A = Z + N.

Nukleonima (protonu i neutronu) se dodjeljuje maseni broj jednak jedan, a elektronu nula vrijednost.

Otkriće je olakšalo i ideju o sastavu jezgra izotopi.

Izotopi (od grč. isos jednaki, isti i topoa- mjesto) - to su vrste atoma istog hemijskog elementa, čija atomska jezgra imaju isti broj protona ( Z) i različit broj neutrona ( N).

Jezgra takvih atoma nazivaju se i izotopi. Izotopi su nuklidi jedan element. Nuklid (od lat. jezgro- nukleus) - bilo koje atomsko jezgro (odnosno, atom) sa datim brojevima Z i N. Opšta oznaka nuklida je ……. gdje X- simbol hemijskog elementa, A=Z+N- maseni broj.

Izotopi zauzimaju isto mjesto u periodnom sistemu elemenata, pa otuda i njihovo ime. U pravilu, izotopi se značajno razlikuju po svojim nuklearnim svojstvima (na primjer, u njihovoj sposobnosti da uđu u nuklearne reakcije). Hemijska (i gotovo podjednako fizička) svojstva izotopa su ista. To se objašnjava činjenicom da su kemijska svojstva elementa određena nabojem jezgre, jer upravo taj naboj utječe na strukturu elektronske ljuske atoma.

Izuzetak su izotopi lakih elemenata. Izotopi vodonika 1 H — protium, 2 H— deuterijum, 3 H — tricijum toliko se razlikuju po masi da su im fizička i hemijska svojstva različita. Deuterijum je stabilan (tj. nije radioaktivan) i uključen je kao mala nečistoća (1:4500) u obični vodonik. Deuterijum se spaja sa kiseonikom i formira tešku vodu. Vri pri normalnom atmosferskom pritisku na 101,2°C i smrzava se na +3,8°C. Tritium β je radioaktivan s vremenom poluraspada od oko 12 godina.

Svi hemijski elementi imaju izotope. Neki elementi imaju samo nestabilne (radioaktivne) izotope. Za sve elemente, radioaktivni izotopi su umjetno dobiveni.

Izotopi uranijuma. Element uranijum ima dva izotopa - sa masenim brojevima 235 i 238. Izotop je samo 1/140 od ​​uobičajenijeg.

§1 Naboj i masa, atomska jezgra

Najvažnije karakteristike jezgra su njegov naboj i masa. M.

Z- naboj jezgra je određen brojem pozitivnih elementarnih naboja koncentrisanih u jezgru. Nosač pozitivnog elementarnog naboja R= 1,6021 10 -19 C u jezgru je proton. Atom kao cjelina je neutralan i naboj jezgra istovremeno određuje broj elektrona u atomu. Raspodjela elektrona u atomu po energetskim ljuskama i podljuskama bitno ovisi o njihovom ukupnom broju u atomu. Dakle, naelektrisanje jezgra u velikoj meri određuje raspodelu elektrona po njihovim stanjima u atomu i položaj elementa u periodičnom sistemu Mendeljejeva. Nuklearni naboj jeqI = z· e, gdje z- broj naelektrisanja jezgra, jednak rednom broju elementa u sistemu Mendeljejeva.

Masa atomskog jezgra se praktično poklapa sa masom atoma, jer masa elektrona svih atoma, osim vodonika, iznosi približno 2,5 10 -4 mase atoma. Masa atoma se izražava u jedinicama atomske mase (a.m.u.). Za a.u.m. prihvaćena 1/12 mase atoma ugljika.

1 amu \u003d 1,6605655 (86) 10 -27 kg.

mI = m a -Z ja.

Izotopi su varijeteti atoma datog kemijskog elementa koji imaju isti naboj, ali se razlikuju po masi.

Cijeli broj najbliži atomskoj masi, izražen u a.u. m . zove masovni broj m i označeno slovom ALI. Oznaka hemijskog elementa: ALI- maseni broj, X - simbol hemijskog elementa,Z-broj punjenja - serijski broj u periodnom sistemu ():

berilij; Izotopi: , ", .

Radijus jezgra:

gdje je A maseni broj.

§2 Sastav jezgra

Jezgro atoma vodikapozvao proton

mproton= 1,00783 amu , .

Dijagram atoma vodika

1932. godine otkrivena je čestica nazvana neutron, čija je masa bliska masi protona (mneutron= 1,00867 a.m.u.) i nema električni naboj. Tada je D.D. Ivanenko je formulirao hipotezu o protonsko-neutronskoj strukturi jezgra: jezgro se sastoji od protona i neutrona i njihov je zbir jednak masenom broju ALI. 3 redni brojZodređuje broj protona u jezgru, broj neutronaN \u003d A - Z.

Elementarne čestice - ulazak protona i neutrona u srž, su zajednički poznati kao nukleoni. Nukleoni jezgara su u stanjima, bitno drugačije od njihovih slobodnih država. Između nukleona postoji posebna i de r nova interakcija. Kažu da nukleon može biti u dva "stanja naelektrisanja" - protonskom stanju sa nabojem+ e, i neutrona sa nabojem od 0.

§3 Energija vezivanja jezgra. defekt mase. nuklearne snage

Nuklearne čestice - protoni i neutroni - čvrsto se drže unutar jezgre, stoga između njih djeluju vrlo velike privlačne sile, sposobne da se odupru ogromnim silama odbijanja između slično nabijenih protona. Ove specijalne sile koje nastaju na malim udaljenostima između nukleona nazivaju se nuklearne sile. Nuklearne sile nisu elektrostatičke (Coulomb).

Proučavanje jezgra je pokazalo da nuklearne sile koje djeluju između nukleona imaju sljedeće karakteristike:

a) to su sile kratkog dometa - manifestiraju se na udaljenostima od 10-15 m i naglo opadaju čak i uz neznatno povećanje udaljenosti;

b) nuklearne sile ne zavise od toga da li čestica (nukleon) ima naboj - nezavisnost nuklearnih sila. Nuklearne sile koje djeluju između neutrona i protona, između dva neutrona, između dva protona su jednake. Proton i neutron u odnosu na nuklearne sile su isti.

Energija vezivanja je mjera stabilnosti atomskog jezgra. Energija vezivanja jezgra jednaka je radu koji se mora obaviti da bi se jezgro podijelilo na sastavne nukleone, a da im se ne prenese kinetička energija

M I< Σ( m str + m n)

Ja - masa jezgra

Mjerenje masa jezgara pokazuje da je masa mirovanja jezgra manja od zbira masa mirovanja njegovih sastavnih nukleona.

Vrijednost

služi kao mjera energije veze i naziva se defekt mase.

Einsteinova jednadžba u specijalnoj relativnosti povezuje energiju i masu mirovanja čestice.

U opštem slučaju, energija vezivanja jezgra može se izračunati po formuli

gdje Z - broj naboja (broj protona u jezgru);

ALI- maseni broj (ukupan broj nukleona u jezgru);

m str, , m n i M i- masa protona, neutrona i jezgra

Defekt mase (Δ m) jednaki su 1 a.u. m. (a.m.u. - jedinica atomske mase) odgovara energiji vezivanja (E St) jednakoj 1 a.u.e. (a.u.e. - atomska jedinica energije) i jednaka 1a.u.m. s 2 = 931 MeV.

§ 4 Nuklearne reakcije

Promjene u jezgrima tijekom njihove interakcije s pojedinačnim česticama i međusobno se obično nazivaju nuklearne reakcije.

Postoje sljedeće, najčešće nuklearne reakcije.

1. Reakcija transformacije . U tom slučaju upadna čestica ostaje u jezgri, ali posredno jezgro emituje neku drugu česticu, pa se jezgro produkta razlikuje od ciljnog jezgra.

1. Reakcija hvatanja zračenja . Upadna čestica se zaglavi u jezgru, ali pobuđeno jezgro emituje višak energije, emitujući γ-foton (koji se koristi u radu nuklearnih reaktora)

Primjer reakcije hvatanja neutrona od strane kadmija

ili fosfor

1. Rasipanje. Intermedijarno jezgro emituje česticu identičnu

sa letećom, a može biti:

Elastično raspršivanje neutroni s ugljikom (koriste se u reaktorima za umjerene neutrone):

Neelastično rasipanje :

1. reakcija fisije. Ovo je reakcija koja se uvijek odvija oslobađanjem energije. To je osnova za tehničku proizvodnju i korištenje nuklearne energije. U toku reakcije fisije, uzbuđenje jezgra srednjeg jezgra je toliko veliko da se deli na dva, približno jednaka fragmenta, uz oslobađanje nekoliko neutrona.

Ako je energija pobude niska, tada do odvajanja jezgra ne dolazi, a jezgro će se, izgubivši višak energije emitiranjem γ - fotona ili neutrona, vratiti u svoje normalno stanje (slika 1). Ali ako je energija koju unosi neutron velika, tada se pobuđeno jezgro počinje deformirati, u njemu se stvara suženje i, kao rezultat toga, dijeli se na dva fragmenta koji se razlijeću ogromnom brzinom, dok se emitiraju dva neutrona.
(Sl. 2).

Lančana reakcija- samorazvijajuća reakcija fisije. Da bi se to implementiralo, potrebno je da od sekundarnih neutrona proizvedenih tokom jednog događaja fisije, barem jedan može izazvati sljedeći događaj fisije: (pošto neki neutroni mogu učestvovati u reakcijama hvatanja bez izazivanja fisije). Kvantitativno, uslov za postojanje lančane reakcije izražava faktor množenja

k < 1 - цепная реакция невозможна, k = 1 (m = m kr ) - lančane reakcije sa konstantnim brojem neutrona (u nuklearnom reaktoru),k > 1 (m > m kr ) su nuklearne bombe.

RADIOAKTIVNOST

§1 Prirodna radioaktivnost

Radioaktivnost je spontana transformacija nestabilnih jezgara jednog elementa u jezgra drugog elementa. prirodna radioaktivnost naziva se radioaktivnost uočena u nestabilnim izotopima koji postoje u prirodi. Umjetna radioaktivnost naziva se radioaktivnost izotopa dobivenih kao rezultat nuklearnih reakcija.

Vrste radioaktivnosti:

1. α-raspad.

Emisija od strane jezgara nekih hemijskih elemenata α-sistema dva protona i dva neutrona povezana zajedno (a-čestica - jezgro atoma helijuma)

α-raspad je svojstven teškim jezgrima sa ALI> 200 iZ > 82. Prilikom kretanja u supstanciji, α-čestice proizvode snažnu jonizaciju atoma na svom putu (jonizacija je odvajanje elektrona od atoma), djelujući na njih svojim električnim poljem. Razdaljina preko koje α-čestica leti u materiji dok se potpuno ne zaustavi naziva se raspon čestica ili prodorna moć(označenoR, [ R ] = m, cm). . U normalnim uslovima nastaje α-čestica in vazduh 30.000 parova jona po stazi od 1 cm. Specifična jonizacija je broj parova jona koji se formiraju po 1 cm dužine puta. α-čestica ima snažan biološki efekat.

Shift pravilo za alfa raspad:

2. β-raspad.

a) elektronski (β -): jezgro emituje elektron i elektronski antineutrino

b) pozitron (β +): jezgro emituje pozitron i neutrino

Ovi procesi nastaju pretvaranjem jedne vrste nukleona u jezgro u drugu: neutrona u proton ili protona u neutron.

U jezgri nema elektrona, oni nastaju kao rezultat međusobne transformacije nukleona.

Positron - čestica koja se od elektrona razlikuje samo po predznaku naboja (+e = 1,6 10 -19 C)

Iz eksperimenta proizilazi da tokom β - raspada izotopi gube istu količinu energije. Stoga je, na osnovu zakona održanja energije, W. Pauli predvidio da će se izbaciti još jedna svjetlosna čestica, nazvana antineutrino. Antineutrino nema naboj ili masu. Gubici energije β-čestica tokom njihovog prolaska kroz materiju uzrokovani su uglavnom procesima jonizacije. Dio energije se gubi na X-zrake tokom usporavanja β-čestica jezgrima apsorbirajuće tvari. Budući da β-čestice imaju malu masu, jedinični naboj i veoma velike brzine, njihova jonizujuća sposobnost je mala (100 puta manja od α-čestica), stoga je penetraciona moć (kilometraža) β-čestica znatno veća od α-čestice.

Rβ vazduh =200 m, Rβ Pb ≈ 3 mm

β - - raspad se dešava u prirodnim i veštačkim radioaktivnim jezgrima. β + - samo sa vještačkom radioaktivnošću.

Pravilo pomaka za β - - raspad:

c) K - hvatanje (elektronsko hvatanje) - jezgro apsorbuje jedan od elektrona koji se nalazi na ljusci K (rjeđeLili M) svog atoma, zbog čega se jedan od protona pretvara u neutron, emitujući neutrino

Šema K - snimanje:

Prostor u elektronskom omotaču koji je oslobodio zarobljeni elektron ispunjen je elektronima iz gornjih slojeva, što rezultira rendgenskim zracima.

• γ-zraci.

Obično su sve vrste radioaktivnosti praćene emisijom γ-zraka. γ-zraci su elektromagnetno zračenje sa talasnim dužinama od jedne do stotih delova angstroma λ’=~ 1-0,01 Å=10-10-10-12 m. Energija γ-zraka dostiže milione eV.

W γ ~ MeV

1eV=1,6 10 -19 J

Jezgro koje je podvrgnuto radioaktivnom raspadu, u pravilu se ispostavlja da je pobuđeno, a njegov prijelaz u osnovno stanje prati emisija γ - fotona. U ovom slučaju, energija γ-fotona je određena uslovom

gdje je E 2 i E 1 energija jezgra.

E 2 - energija u pobuđenom stanju;

E 1 - energija u osnovnom stanju.

Apsorpcija γ-zraka materijom je posljedica tri glavna procesa:

• fotoelektrični efekat (sa hv < l MэB);
• formiranje parova elektron-pozitron;

ili

• rasipanje (Comptonov efekat) -

Apsorpcija γ-zraka odvija se prema Bouguerovom zakonu:

gdje je μ linearni koeficijent slabljenja, ovisno o energijama γ zraka i svojstvima medija;

І 0 je intenzitet upadnog paralelnog snopa;

Ije intenzitet zraka nakon prolaska kroz supstancu debljine X cm.

γ-zraci su jedno od najprodornijih zračenja. Za najteže zrake (hvmax) debljina poluapsorpcionog sloja je 1,6 cm u olovu, 2,4 cm u gvožđu, 12 cm u aluminijumu i 15 cm u zemlji.

§2 Osnovni zakon radioaktivnog raspada.

Broj raspadnutih jezgaradN proporcionalno originalnom broju jezgara N i vreme propadanjadt, dN~ N dt. Osnovni zakon radioaktivnog raspada u diferencijalnom obliku:

Koeficijent λ se naziva konstantom raspada za dati tip jezgra. Znak "-" to značidNmora biti negativan, jer je konačni broj neraspadnutih jezgara manji od početnog.

dakle, λ karakterizira udio jezgara koji se raspadaju u jedinici vremena, tj. određuje brzinu radioaktivnog raspada. λ ne zavisi od spoljašnjih uslova, već je određen samo unutrašnjim svojstvima jezgara. [λ]=s -1 .

Osnovni zakon radioaktivnog raspada u integralnom obliku

gdje N 0 - početni broj radioaktivnih jezgara nat=0;

N- broj neraspadnutih jezgara u jednom trenutkut;

λ je konstanta radioaktivnog raspada.

Stopa raspada u praksi se procjenjuje koristeći ne λ, već T 1/2 - vrijeme poluraspada - vrijeme tokom kojeg se raspada polovina originalnog broja jezgara. Odnos T 1/2 i λ

T 1/2 U 238 = 4,5 10 6 godina, T 1/2 Ra = 1590 godina, T 1/2 Rn = 3.825 dana Broj raspada po jedinici vremena A = -dN/ dtse naziva aktivnost određene radioaktivne supstance.

Od

slijedi,

[A] \u003d 1 Becquerel \u003d 1 dezintegracija / 1 s;

[A] \u003d 1Ci \u003d 1Curie \u003d 3,7 10 10 Bq.

Zakon promjene djelatnosti

gdje je A 0 = λ N 0 - početna aktivnost u vremenut= 0;

A - aktivnost po jednu aktivnostt.

Prije mnogo godina ljudi su se pitali od čega su sve tvari napravljene. Prvi koji je na to pokušao odgovoriti bio je starogrčki naučnik Demokrit, koji je vjerovao da su sve tvari sastavljene od molekula. Sada znamo da su molekuli građeni od atoma. Atomi se sastoje od još manjih čestica. U središtu atoma nalazi se jezgro, koje sadrži protone i neutrone. Najmanje čestice - elektroni - kreću se po orbitama oko jezgra. Njihova masa je zanemarljiva u odnosu na masu jezgra. Ali kako pronaći masu jezgra, pomoći će samo proračuni i poznavanje hemije. Da biste to učinili, morate odrediti broj protona i neutrona u jezgri. Pogledajte tabelarne vrijednosti masa jednog protona i jednog neutrona i pronađite njihovu ukupnu masu. Ovo će biti masa jezgra.

Često možete naići na takvo pitanje, kako pronaći masu, znajući brzinu. Prema klasičnim zakonima mehanike, masa ne zavisi od brzine tela. Uostalom, ako automobil, udaljavajući se, počne povećavati brzinu, to uopće ne znači da će se njegova masa povećati. Međutim, početkom dvadesetog veka, Ajnštajn je izneo teoriju prema kojoj ova zavisnost postoji. Ovaj efekat se naziva relativistički porast telesne mase. A manifestuje se kada se brzine tela približavaju brzini svetlosti. Moderni akceleratori čestica omogućavaju ubrzanje protona i neutrona do tako velikih brzina. I zapravo je u ovom slučaju zabilježen porast njihove mase.

Ali još uvijek živimo u svijetu visoke tehnologije, ali malih brzina. Stoga, da bismo znali kako izračunati masu tvari, uopće nije potrebno ubrzati tijelo do brzine svjetlosti i naučiti Einsteinovu teoriju. Tjelesna težina se može mjeriti na vagi. Istina, ne može se svako tijelo staviti na vagu. Stoga postoji još jedan način izračunavanja mase iz njene gustine.

Vazduh oko nas, vazduh koji je toliko neophodan čovečanstvu, takođe ima svoju masu. I, prilikom rješavanja problema kako odrediti masu zraka, na primjer, u prostoriji, nije potrebno brojati broj molekula zraka i zbrajati masu njihovih jezgara. Možete jednostavno odrediti zapreminu prostorije i pomnožiti je sa gustinom vazduha (1,9 kg / m3).

Naučnici su sada naučili sa velikom preciznošću da izračunaju mase različitih tela, od jezgara atoma do mase globusa, pa čak i zvezda koje se nalaze na udaljenosti od nekoliko stotina svetlosnih godina od nas. Masa, kao fizička veličina, je mjera inercije tijela. Masivnija tijela su, kažu, inertnija, odnosno sporije mijenjaju brzinu. Dakle, na kraju krajeva, brzina i masa su međusobno povezane. Ali glavna karakteristika ove količine je da bilo koje tijelo ili supstanca ima masu. Nema materije na svetu koja nema masu!

Istražujući prolazak α-čestice kroz tanku zlatnu foliju (vidi odjeljak 6.2), E. Rutherford je došao do zaključka da se atom sastoji od teškog pozitivno nabijenog jezgra i elektrona koji ga okružuju.

jezgro zove centar atoma,u kojoj je koncentrisana gotovo sva masa atoma i njegov pozitivni naboj.

AT sastav atomskog jezgra uključuje elementarne čestice : protona i neutroni (nukleoni od latinske reči jezgro- jezgro). Takav proton-neutronski model jezgra predložio je sovjetski fizičar 1932. D.D. Ivanenko. Proton ima pozitivan naboj e + = 1,06 10 -19 C i masu mirovanja m str\u003d 1,673 10 -27 kg \u003d 1836 ja. neutron ( n) je neutralna čestica sa masom mirovanja m n= 1.675 10 -27 kg = 1839 ja(gdje je masa elektrona ja, je jednako 0,91 10 -31 kg). Na sl. 9.1 prikazuje strukturu atoma helijuma prema idejama s kraja XX - početka XXI vijeka.

Core charge jednaki Ze, gdje e je naelektrisanje protona, Z- broj naplate jednak serijski broj hemijski element u Mendeljejevljevom periodičnom sistemu elemenata, tj. broj protona u jezgru. Broj neutrona u jezgru je označen N. Obično Z > N.

Nuclei with Z= 1 do Z = 107 – 118.

Broj nukleona u jezgru A = Z + N pozvao maseni broj . jezgra sa istim Z, ali drugačije ALI pozvao izotopi. Jezgra, koja istovremeno A imaju drugačije Z, su pozvani izobare.

Jezgro je označeno istim simbolom kao i neutralni atom, gdje X je simbol za hemijski element. Na primjer: vodonik Z= 1 ima tri izotopa: – protij ( Z = 1, N= 0), je deuterijum ( Z = 1, N= 1), – tricijum ( Z = 1, N= 2), kalaj ima 10 izotopa i tako dalje. Velika većina izotopa istog hemijskog elementa ima iste hemijske i slična fizička svojstva. Ukupno je poznato oko 300 stabilnih izotopa i više od 2000 prirodnih i umjetno dobivenih. radioaktivnih izotopa.

Veličina jezgra karakterizira radijus jezgra, koji ima uvjetno značenje zbog zamućenja granice jezgra. Čak je i E. Rutherford, analizirajući svoje eksperimente, pokazao da je veličina jezgra približno 10–15 m (veličina atoma je 10–10 m). Postoji empirijska formula za izračunavanje polumjera jezgra:

gdje R 0 = (1,3 - 1,7) 10 -15 m. Iz ovoga se vidi da je zapremina jezgra proporcionalna broju nukleona.

Gustoća nuklearne tvari je reda veličine 10 17 kg/m 3 i konstantna je za sva jezgra. Uvelike premašuje gustinu najgušćih običnih tvari.

Protoni i neutroni su fermioni, jer imati spin ħ /2.

Jezgro atoma ima sopstveni ugaoni moment – nuklearni spin :

,

(9.1.2)

gdje I – interni(kompletan)spin kvantni broj.

Broj I prihvata cjelobrojne ili polucijele vrijednosti 0, 1/2, 1, 3/2, 2, itd. Jezgra sa čak ALI imati cjelobrojni spin(u jedinicama ħ ) i pridržavajte se statistike Bose–Einstein(bozoni). Jezgra sa odd ALI imati polucijeli spin(u jedinicama ħ ) i pridržavajte se statistike Fermi–Dirac(oni. jezgra su fermioni).

Nuklearne čestice imaju svoje magnetne momente, koji određuju magnetni moment jezgra u cjelini. Jedinica za mjerenje magnetnih momenata jezgara je nuklearni magneton μ otrov:

Evo e je apsolutna vrijednost naboja elektrona, m str je masa protona.

Nuklearni magneton u m str/ja= 1836,5 puta manji od Borovog magnetona, otuda to slijedi magnetska svojstva atoma određena su magnetnim svojstvima njegovih elektrona .

Postoji veza između spina jezgra i njegovog magnetnog momenta:

gdje γ otrov - nuklearni giromagnetski odnos.

Neutron ima negativan magnetni moment μ n≈ - 1,913μ otrov jer su smjer spina neutrona i njegov magnetni moment suprotni. Magnetski moment protona je pozitivan i jednak je μ R≈ 2.793μ otrov. Njegov smjer se poklapa sa smjerom spina protona.

Raspodjela električnog naboja protona preko jezgra je općenito asimetrična. Mjera odstupanja ove distribucije od sferno simetrične je kvadrupolni električni moment jezgra Q. Ako se pretpostavi da je gustina naelektrisanja svuda ista Q određuje samo oblik jezgra. Dakle, za elipsoid revolucije

,

(9.1.5)

gdje b je poluosa elipsoida duž smjera okretanja, a- os u okomitom smjeru. Za jezgro rastegnuto duž pravca spina, b > a i Q> 0. Za jezgro spljošteno u ovom pravcu, b < a i Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a i Q= 0. Ovo važi za jezgra sa spinom jednakim 0 ili ħ /2.

Da pogledate demo, kliknite na odgovarajuću hipervezu: