Cum se află masa nucleului unui atom? și am primit cel mai bun răspuns

Răspuns de la NiNa Martushova[guru]

A = numărul p + numărul n. Adică, întreaga masă a atomului este concentrată în nucleu, deoarece electronul are o masă neglijabilă egală cu 11800 UA. e. m., în timp ce protonul și neutronul au fiecare o masă de 1 unitate de masă atomică. Masa atomică relativă este așadar un număr fracționar deoarece este media aritmetică a maselor atomice ale tuturor izotopilor unui anumit element chimic, ținând cont de prevalența lor în natură.

Răspuns de la Yoehmet[guru]
Luați masa atomului și scădeți masa tuturor electronilor.

Răspuns de la Vladimir Sokolov[guru]
Însumați masa tuturor protonilor și neutronilor din nucleu. Vei primi multe în ele.

Răspuns de la Dasha[incepator]
tabel periodic pentru a ajuta

Răspuns de la Anastasia Durakova[activ]
Găsiți valoarea în tabelul periodic masa relativă atom, rotunjește-l la un număr întreg - aceasta va fi masa nucleului atomului. Masa nucleului sau numărul de masă al unui atom este alcătuită din numărul de protoni și neutroni din nucleu
A = numărul p + numărul n. Adică, întreaga masă a atomului este concentrată în nucleu, deoarece electronul are o masă neglijabilă egală cu 11800 UA. e. m., în timp ce protonul și neutronul au fiecare o masă de 1 unitate de masă atomică. Masa atomică relativă este așadar un număr fracționar deoarece este media aritmetică a maselor atomice ale tuturor izotopilor unui element chimic dat, ținând cont de prevalența lor în natură. tabel periodic pentru a ajuta

Răspuns de la 3 raspunsuri[guru]

Salut! Iată o selecție de subiecte cu răspunsuri la întrebarea dvs.: Cum să găsiți masa nucleului unui atom?

nucleul atomic este partea centrală a atomului, formată din protoni și neutroni (denumite în mod colectiv nucleonii).

Nucleul a fost descoperit de E. Rutherford în 1911 în timp ce studia pasajul α -particule prin materie. S-a dovedit că aproape întreaga masă a unui atom (99,95%) este concentrată în nucleu. Dimensiunea nucleului atomic este de ordinul 10 -1 3 -10 - 12 cm, care este de 10.000 de ori mai mică decât dimensiunea învelișului de electroni.

Modelul planetar al atomului și observatie experimentala nucleele de hidrogen au fost eliminate α -particulele din nucleele altor elemente (1919-1920), l-au condus pe om de știință la ideea de proton. Termenul de proton a fost introdus la începutul anilor 20 ai secolului XX.

Proton (din greacă. protoni- în primul rând, simbol p) este o particulă elementară stabilă, nucleul unui atom de hidrogen.

Proton este o particulă încărcată pozitiv a cărei sarcină este în valoare absolută egal cu taxa electron e\u003d 1,6 10 -1 9 Cl. Masa unui proton este de 1836 de ori masa unui electron. Masa de repaus a unui proton m p= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 amu

A doua particulă din nucleu este neutroni.

Neutron (din lat. neutru- nici una, nici alta, un simbol n) este o particulă elementară care nu are sarcină, adică neutră.

Masa neutronului este de 1839 de ori masa electronului. Masa unui neutron este aproape egală cu (puțin mai mare decât) a unui proton: masa în repaus a unui neutron liber m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 amu și depășește masa protonilor cu 2,5 mase de electroni. Neutron, împreună cu protonul sub numele comun nucleon face parte din nucleul atomic.

Neutronul a fost descoperit în 1932 de D. Chadwig, un student al lui E. Rutherford, în timpul bombardamentului cu beriliu. α -particule. Radiația rezultată cu putere mare de penetrare (a depășit un obstacol format dintr-o placă de plumb de 10–20 cm grosime) și-a intensificat efectul la trecerea prin placa de parafină (vezi figura). Estimările Joliot-Curie ale energiei acestor particule de pe urmele din camera cu nori și observațiile suplimentare au făcut posibilă eliminarea ipotezei inițiale că acest lucru γ -quanta. Marea putere de penetrare a particulelor noi, numite neutroni, a fost explicată prin neutralitatea lor electrică. La urma urmei, particulele încărcate interacționează activ cu materia și își pierd rapid energia. Existența neutronilor a fost prezisă de E. Rutherford cu 10 ani înainte de experimentele lui D. Chadwig. La lovitura α -particule din nucleele de beriliu, are loc următoarea reacție:

Iată simbolul neutronului; sarcina sa este egală cu zero, iar masa atomică relativă este aproximativ egală cu unu. Un neutron este o particulă instabilă: un neutron liber într-un timp de ~ 15 min. se descompune într-un proton, un electron și un neutrin - o particulă lipsită de masă în repaus.

După descoperirea neutronului de către J. Chadwick în 1932, D. Ivanenko și W. Heisenberg au propus în mod independent modelul proton-neutron (nucleon) al nucleului. Conform acestui model, nucleul este format din protoni și neutroni. Numărul de protoni Z coincide cu numărul de serie al elementului din tabelul lui D. I. Mendeleev.

Taxa de bază Q determinată de numărul de protoni Z, care fac parte din nucleu și este un multiplu al valorii absolute a sarcinii electronului e:

Q = + Ze.

Număr Z numit numărul de sarcină nucleară sau numar atomic.

Numărul de masă al nucleului DAR numit numărul total nucleoni, adică protoni și neutroni conținute în ea. Numărul de neutroni dintr-un nucleu este notat cu literă N. Deci numărul de masă este:

A = Z + N.

Nucleonilor (protoni și neutroni) li se atribuie un număr de masă egal cu unu, iar electronului i se atribuie o valoare zero.

Ideea compoziției nucleului a fost facilitată și de descoperire izotopi.

Izotopi (din greacă. isos egal, același și topoa- loc) - acestea sunt varietăți de atomi ai aceluiași element chimic, ale căror nuclee atomice au același număr de protoni ( Z) și un număr diferit de neutroni ( N).

Nucleele unor astfel de atomi se mai numesc izotopi. Izotopii sunt nuclizi un element. Nuclid (din lat. nucleu- nucleu) - orice nucleu atomic (respectiv, un atom) cu numere date Zși N. Denumirea generală a nuclizilor este ……. Unde X- simbolul unui element chimic, A=Z+N- numar de masa.

Izotopii ocupă același loc în Tabelul Periodic al Elementelor, de unde și numele lor. De regulă, izotopii diferă semnificativ în proprietățile lor nucleare (de exemplu, în capacitatea lor de a intra în reacții nucleare). Proprietățile chimice (și aproape la fel de fizice) ale izotopilor sunt aceleași. Acest lucru se explică prin Proprietăți chimice elementul sunt determinate de sarcina nucleului, deoarece el este cel care afectează structura învelișului de electroni a atomului.

Excepție fac izotopii elementelor ușoare. Izotopi ai hidrogenului 1 H — protium, 2 H— deuteriu, 3 H — tritiu ele diferă atât de mult ca masă, încât proprietățile lor fizice și chimice sunt diferite. Deuteriul este stabil (adică nu este radioactiv) și este inclus ca o impuritate mică (1: 4500) în hidrogenul obișnuit. Deuteriul se combină cu oxigenul pentru a forma apă grea. Ea este la normal presiune atmosferică fierbe la 101,2°C și îngheață la +3,8°C. tritiu β este radioactiv cu un timp de înjumătățire de aproximativ 12 ani.

Toate elementele chimice au izotopi. Unele elemente au doar izotopi instabili (radioactivi). Pentru toate elementele, izotopii radioactivi au fost obținuți artificial.

Izotopi ai uraniului. Elementul uraniu are doi izotopi - cu numerele de masă 235 și 238. Izotopul este doar 1/140 din cel mai comun.

§1 Sarcina si masa, nucleele atomice

Cele mai importante caracteristici ale unui nucleu sunt sarcina și masa acestuia. M.

Z- sarcina nucleului este determinata de numarul de sarcini elementare pozitive concentrate in nucleu. purtător de pozitiv sarcina elementara R= 1,6021 10 -19 C în nucleu este un proton. Atomul în ansamblu este neutru, iar sarcina nucleului determină simultan numărul de electroni din atom. Distribuția electronilor într-un atom peste învelișuri și subînvelișuri energetice depinde în esență de numărul lor total în atom. Prin urmare, sarcina nucleului determină în mare măsură distribuția electronilor asupra stărilor lor în atom și poziția elementului în sistemul periodic al lui Mendeleev. Sarcina nucleară esteqeu = z· e, Unde z- numărul de sarcină al nucleului, egal cu numărul ordinal al elementului din sistemul Mendeleev.

Masa nucleului atomic coincide practic cu masa atomului, deoarece masa electronilor tuturor atomilor, cu exceptia hidrogenului, este de aproximativ 2,5 10 -4 mase de atomi. Masa atomilor este exprimată în unități de masă atomică (a.m.u.). Pentru a.u.m. acceptat 1/12 masa atomului de carbon.

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

meu = m a - Z pe mine.

Izotopii sunt varietăți de atomi ai unui element chimic dat care au aceeasi taxa, dar difera ca masa.

întreg cel mai apropiat de masă atomică, exprimat în a.u. m . numit număr de masă m și notat cu litera DAR. Denumirea unui element chimic: DAR- numărul de masă, X - simbolul unui element chimic,Z-numar de incarcare -numar de serie in tabelul periodic ():

Beriliu; Izotopi: , ", .

Raza miezului:

unde A este numărul de masă.

§2 Compunerea miezului

Nucleul unui atom de hidrogennumit proton

mproton= 1,00783 amu , .

Diagrama atomului de hidrogen

În 1932, a fost descoperită o particulă numită neutron, care are o masă apropiată de cea a unui proton (mneutroni= 1,00867 amu) și neavând incarcare electrica. Apoi D.D. Ivanenko a formulat o ipoteză despre structura proton-neutron a nucleului: nucleul este format din protoni și neutroni, iar suma lor este egală cu numărul de masă DAR. 3 număr ordinalZdetermină numărul de protoni din nucleu, numărul de neutroniN \u003d A - Z.

Particule elementare - protoni și neutroni care intrăîn miez, a primit denumirea comună nucleonii. Nucleonii nucleilor sunt în stări, semnificativ diferit de stările lor libere. Între nucleoni există o specială i de r interacțiune nouă. Ei spun că un nucleon poate fi în două „stări de încărcare” - o stare de proton cu o sarcină+ e, și neutron cu sarcina 0.

§3 Energia de legare a nucleului. defect de masă. forte nucleare

Particulele nucleare - protoni și neutroni - sunt ținute ferm în interiorul nucleului, prin urmare, între ele acționează forțe atractive foarte mari, capabile să reziste forțelor de respingere uriașe dintre protonii încărcați similar. Aceste forțe speciale care apar la distanțe mici între nucleoni se numesc forțe nucleare. Forțele nucleare nu sunt electrostatice (Coulomb).

Studiul nucleului a arătat că forțele nucleare care acționează între nucleoni au următoarele caracteristici:

a) acestea sunt forțe cu rază scurtă de acțiune - manifestate la distanțe de ordinul 10 -15 m și în scădere bruscă chiar și cu o ușoară creștere a distanței;

b) forțele nucleare nu depind de faptul dacă particula (nucleonul) are o sarcină - independență de sarcină a forțelor nucleare. Forțele nucleare care acționează între un neutron și un proton, între doi neutroni, între doi protoni sunt egale. Proton și neutron în raport cu forte nucleare sunt la fel.

Energia de legare este o măsură a stabilității unui nucleu atomic. Energia de legare a nucleului este egală cu munca care trebuie făcută pentru a împărți nucleul în nucleonii săi constituenți fără a le conferi energie cinetică.

M I< Σ( m p + m n)

Eu - masa nucleului

Măsurarea maselor de nuclee arată că masa de repaus a nucleului este mai mică decât suma maselor de repaus ale nucleonilor săi constitutivi.

Valoare

servește ca măsură a energiei de legare și se numește defect de masă.

Ecuația lui Einstein în relativitatea specială raportează energia și masa în repaus a unei particule.

În cazul general, energia de legare a nucleului poate fi calculată prin formula

Unde Z - numărul de sarcină (numărul de protoni din nucleu);

DAR- numărul de masă (numărul total de nucleoni din nucleu);

m p, , m n și M i- masa de proton, neutron și nucleu

Defect de masă (Δ m) sunt egale cu 1 a.u. m. (a.m.u. - unitate de masă atomică) corespunde energiei de legare (E St) egală cu 1 a.u.e. (a.u.e. - unitate atomică de energie) și egal cu 1a.u.m. s 2 = 931 MeV.

§ 4 Reacții nucleare

Modificările nucleelor ​​în timpul interacțiunii lor cu particulele individuale și între ele sunt de obicei numite reacții nucleare.

Există următoarele, cele mai frecvente reacții nucleare.

1. Reacția de transformare . În acest caz, particula incidentă rămâne în nucleu, dar nucleul intermediar emite o altă particule, astfel încât nucleul produs diferă de nucleul țintă.

1. Reacție de captare radiativă . Particula incidentă rămâne blocată în nucleu, dar nucleul excitat emite energie în exces, emițând un foton γ (utilizat în funcționarea reactoarelor nucleare)

Un exemplu de reacție de captare a neutronilor de către cadmiu

sau fosfor

1. Risipirea. Nucleul intermediar emite o particulă identică cu

cu cel zburat și poate fi:

Imprăștire elastică neutroni cu carbon (utilizați în reactoare pentru a modera neutroni):

Imprăștire inelastică :

1. reacție de fisiune. Aceasta este o reacție care continuă întotdeauna cu eliberarea de energie. Este baza pentru producția tehnică și utilizarea energiei nucleare. În timpul reacției de fisiune, excitația nucleului compus intermediar este atât de mare încât este împărțit în două fragmente, aproximativ egale, cu eliberarea mai multor neutroni.

Dacă energia de excitație este scăzută, atunci separarea nucleului nu are loc, iar nucleul, după ce a pierdut excesul de energie prin emiterea unui γ - foton sau neutron, va reveni la starea sa normală (Fig. 1). Dar dacă energia introdusă de neutron este mare, atunci nucleul excitat începe să se deformeze, în el se formează o constricție și, ca urmare, este împărțit în două fragmente care zboară separat cu viteze extraordinare, în timp ce doi neutroni sunt emiși.
(Fig. 2).

Reacție în lanț- reacție de fisiune de auto-dezvoltare. Pentru a o implementa, este necesar ca dintre neutronii secundari produși în timpul unui eveniment de fisiune, cel puțin unul poate provoca următorul eveniment de fisiune: (deoarece unii neutroni pot participa la reacții de captare fără a provoca fisiune). Cantitativ, condiția existenței unei reacții în lanț exprimă factor de multiplicare

k < 1 - цепная реакция невозможна, k = 1 (m = m kr ) - reacție în lanț cu un număr constant de neutroni (într-un reactor nuclear),k > 1 (m > m kr ) sunt bombe nucleare.

RADIOACTIVITATE

§1 Radioactivitatea naturală

Radioactivitatea este transformarea spontană a nucleelor ​​instabile ale unui element în nuclee ale altui element. radioactivitate naturală numită radioactivitate observată în izotopii instabili care există în natură. Radioactivitatea artificială se numește radioactivitatea izotopilor obținuți ca urmare a reacțiilor nucleare.

Tipuri de radioactivitate:

1. α-degradare.

Emiterea de către nuclee a unor elemente chimice ale sistemului α a doi protoni și doi neutroni conectați între ele (particulă a - nucleul unui atom de heliu)

Dezintegrarea α este inerentă nucleelor ​​grele cu DAR> 200 șiZ > 82. Când se deplasează într-o substanță, particulele α produc ionizare puternică a atomilor pe drumul lor (ionizarea este desprinderea electronilor dintr-un atom), acționând asupra lor cu câmp electric. Se numește distanța pe care o particulă α zboară în materie până când se oprește complet gama de particule sau putere de pătrundere(notatR, [R] = m, cm). . În condiții normale, se formează o particulă αîn aer 30.000 de perechi de ioni pe cale de 1 cm. Ionizarea specifică este numărul de perechi de ioni formate pe 1 cm din lungimea căii. Particula α are un efect biologic puternic.

Regula de schimbare pentru dezintegrarea alfa:

2. β-degradare.

a) electronic (β -): nucleul emite un electron și un electron antineutrin

b) pozitron (β +): nucleul emite un pozitron și un neutrin

Aceste procese apar prin conversia unui tip de nucleon într-un nucleu în altul: un neutron într-un proton sau un proton într-un neutron.

Nu există electroni în nucleu, ei se formează ca urmare a transformării reciproce a nucleonilor.

Pozitron - o particulă care diferă de un electron doar prin semnul sarcinii (+e = 1,6 10 -19 C)

Din experiment rezultă că în timpul dezintegrarii β, izotopii pierd aceeași cantitate de energie. Prin urmare, pe baza legii conservării energiei, W. Pauli a prezis că o altă particulă de lumină, numită antineutrino, este ejectată. Un antineutrino nu are sarcină sau masă. Pierderile de energie de către particulele β în timpul trecerii lor prin materie sunt cauzate în principal de procesele de ionizare. O parte din energie este pierdută în raze X în timpul decelerării particulelor β de către nucleii substanței absorbante. Deoarece particulele β au o masă mică, o sarcină unitară și viteze foarte mari, capacitatea lor de ionizare este mică (de 100 de ori mai mică decât cea a particulelor α), prin urmare, puterea de penetrare (kilometrajul) a particulelor β este semnificativ mai mare decât particule α.

Rβ aer = 200 m, Rβ Pb ≈ 3 mm

β - - dezintegrarea are loc în nucleele radioactive naturale și artificiale. β + - numai cu radioactivitate artificială.

Regula deplasării pentru dezintegrarea β - -:

c) K - captare (captură electronică) - nucleul absoarbe unul dintre electronii aflați pe învelișul K (mai rarLsau M) atomului său, în urma căruia unul dintre protoni se transformă într-un neutron, în timp ce emite un neutrin

Schema K - captare:

Locul e învelișul de electroni, eliberat de electronul capturat, este umplut cu electroni din straturile de deasupra, rezultând raze X.

• razele γ.

De obicei, toate tipurile de radioactivitate sunt însoțite de emisia de raze γ. razele γ sunt radiatie electromagnetica, care are lungimi de undă de la una la sutimi de angstrom λ’=~ 1-0,01 Å=10 -10 -10 -12 m. Energia razelor γ atinge milioane de eV.

W γ ~ MeV

1eV=1,6 10 -19 J

Un nucleu care suferă dezintegrare radioactivă, de regulă, se dovedește a fi excitat, iar tranziția lui la starea fundamentală este însoțită de emisia unui foton γ. În acest caz, energia fotonului γ este determinată de condiție

unde E 2 și E 1 este energia nucleului.

E 2 - energie în stare excitată;

E 1 - energie în starea fundamentală.

Absorbția razelor γ de către materie se datorează a trei procese principale:

• efect fotoelectric (cu hv < l MэB);
• formarea perechilor electron-pozitron;

sau

• împrăștiere (efect Compton) -

Absorbția razelor γ are loc conform legii lui Bouguer:

unde μ este un coeficient de atenuare liniar, în funcție de energiile razelor γ și de proprietățile mediului;

І 0 este intensitatea fasciculului paralel incident;

eueste intensitatea fasciculului după trecerea printr-o substanță de grosime X cm.

Razele γ sunt una dintre cele mai penetrante radiații. Pentru cele mai dure raze (hvmax) grosimea stratului de semiabsorbție este de 1,6 cm în plumb, 2,4 cm în fier, 12 cm în aluminiu și 15 cm în pământ.

§2 Legea fundamentală a dezintegrarii radioactive.

Numărul de nuclee degradatedN proporțional cu numărul inițial de nuclee Nși timpul de decăderedt, dN~ N dt. Legea de bază a dezintegrarii radioactive în formă diferențială:

Coeficientul λ se numește constantă de dezintegrare pentru un anumit tip de nucleu. Semnul „-” înseamnă cădNtrebuie să fie negativ, deoarece numărul final de nuclee nedezintegrate este mai mic decât cel inițial.

prin urmare, λ caracterizează fracția de nuclee care se descompun pe unitatea de timp, adică determină rata dezintegrarii radioactive. λ nu depinde de conditii externe, dar este determinată numai de proprietățile interne ale nucleelor. [λ]=s -1.

Legea de bază a dezintegrarii radioactive în formă integrală

Unde N 0 - numărul inițial de nuclee radioactive lat=0;

N- numărul de nuclee nedegradate la un moment datt;

λ este constanta dezintegrarii radioactive.

În practică, rata de dezintegrare este apreciată folosind nu λ, ci T 1/2 - timpul de înjumătățire - timpul în care jumătate din numărul inițial de nuclee se descompune. Relația T 1/2 și λ

T 1/2 U 238 = 4,5 10 6 ani, T 1/2 Ra = 1590 ani, T 1/2 Rn = 3,825 zile Numărul de dezintegrari pe unitatea de timp A \u003d -dN/ dtse numește activitatea unei substanțe radioactive date.

Din

urmează,

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

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

Legea schimbarii activitatii

unde A 0 = λ N 0 - activitatea iniţială la timpt= 0;

A - activitate la un moment datt.

Cu mulți ani în urmă, oamenii se întrebau din ce sunt făcute toate substanțele. Primul care a încercat să răspundă a fost savantul grec antic Democrit, care credea că toate substanțele sunt compuse din molecule. Acum știm că moleculele sunt construite din atomi. Atomii sunt formați din particule și mai mici. În centrul unui atom se află nucleul, care conține protoni și neutroni. Cele mai mici particule - electronii - se deplasează pe orbite în jurul nucleului. Masa lor este neglijabilă în comparație cu masa nucleului. Dar cum să găsiți masa nucleului, doar calculele și cunoștințele de chimie vă vor ajuta. Pentru a face acest lucru, trebuie să determinați numărul de protoni și neutroni din nucleu. Vizualizați valorile tabelare ale maselor unui proton și unui neutron și găsiți masa lor totală. Aceasta va fi masa nucleului.

Adesea poți întâlni o astfel de întrebare, cum să găsești masa, știind viteza. Conform legilor clasice ale mecanicii, masa nu depinde de viteza corpului. La urma urmei, dacă o mașină, care se îndepărtează, începe să-și ia viteza, asta nu înseamnă deloc că masa ei va crește. Cu toate acestea, la începutul secolului al XX-lea, Einstein a prezentat o teorie conform căreia această dependență există. Acest efect se numește creșterea relativistă a masei corporale. Și se manifestă atunci când vitezele corpurilor se apropie de viteza luminii. Acceleratoarele moderne de particule fac posibilă accelerarea protonilor și neutronilor la viteze atât de mari. Și de fapt, în acest caz, s-a înregistrat o creștere a maselor lor.

Dar încă trăim într-o lume a tehnologiei înalte, dar cu viteze reduse. Prin urmare, pentru a ști să calculăm masa unei substanțe, nu este deloc necesar să accelerezi corpul la viteza luminii și să înveți teoria lui Einstein. Greutatea corporală poate fi măsurată pe o cântar. Adevărat, nu orice trup poate fi pus pe cântar. Prin urmare, există o altă modalitate de a calcula masa din densitatea acesteia.

Aerul din jurul nostru, aerul atât de necesar omenirii, are și propria sa masă. Și, atunci când rezolvați problema modului de determinare a masei de aer, de exemplu, într-o cameră, nu este necesar să numărați numărul de molecule de aer și să însumați masa nucleelor ​​lor. Puteți determina pur și simplu volumul camerei și îl puteți înmulți cu densitatea aerului (1,9 kg / m3).

Oamenii de știință au învățat acum cu mare precizie să calculeze masele diferitelor corpuri, de la nucleele atomilor până la masă. globulși chiar stele care se află la câteva sute de ani lumină distanță de noi. Masa ca cantitate fizica, este o măsură a inerției corpului. Corpurile mai masive, spun ei, sunt mai inerte, adică își schimbă viteza mai încet. Prin urmare, până la urmă, viteza și masa sunt interconectate. Dar caracteristica principală Această valoare este că orice corp sau substanță are masă. Nu există materie pe lume care să nu aibă masă!

Investigand trecerea unei particule α printr-o folie subțire de aur (vezi Secțiunea 6.2), E. Rutherford a ajuns la concluzia că un atom este format dintr-un nucleu greu încărcat pozitiv și electroni care îl înconjoară.

miez numit centrul atomului,în care aproape toată masa unui atom și a acestuia sarcină pozitivă .

LA compoziția nucleului atomic include particule elementare : protoni și neutroni (nucleonii din cuvânt latin nucleu- nucleu). Un astfel de model proton-neutron al nucleului a fost propus de fizicianul sovietic în 1932 D.D. Ivanenko. Protonul are o sarcină pozitivă e + = 1,06 10 -19 C și o masă în repaus m p\u003d 1.673 10 -27 kg \u003d 1836 pe mine. neutroni ( n) este o particulă neutră cu masă în repaus m n= 1,675 10 -27 kg = 1839 pe mine(unde masa electronului pe mine, este egal cu 0,91 10 -31 kg). Pe fig. 9.1 arată structura atomului de heliu conform ideilor de la sfârșitul secolului XX - începutul secolului XXI.

Taxa de bază egală Ze, Unde e este sarcina protonului, Z- numărul de taxare egal cu număr de serie element chimic din sistemul periodic de elemente al lui Mendeleev, i.e. numărul de protoni din nucleu. Se notează numărul de neutroni dintr-un nucleu N. De obicei Z > N.

Nuclee cu Z= 1 la Z = 107 – 118.

Numărul de nucleoni din nucleu A = Z + N numit numar de masa . nuclee cu aceleasi Z, dar diferit DAR numit izotopi. Sâmburi, care, în același timp A au diferite Z, sunt numite izobare.

Nucleul este notat cu același simbol ca atomul neutru, unde X este simbolul unui element chimic. De exemplu: hidrogen Z= 1 are trei izotopi: – protium ( Z = 1, N= 0), este deuteriu ( Z = 1, N= 1), – tritiu ( Z = 1, N= 2), staniul are 10 izotopi și așa mai departe. În marea majoritate a izotopilor aceluiași element chimic, au aceeași substanță chimică și aproape proprietăți fizice. În total, sunt cunoscuți aproximativ 300 de izotopi stabili și peste 2000 naturali și obținuți artificial. izotopi radioactivi.

Mărimea nucleului este caracterizată de raza nucleului, care are o semnificație condiționată datorită estompării limitei nucleului. Chiar și E. Rutherford, analizând experimentele sale, a arătat că dimensiunea nucleului este de aproximativ 10–15 m (dimensiunea unui atom este de 10–10 m). Există o formulă empirică pentru calcularea razei miezului:

Unde R 0 = (1,3 - 1,7) 10 -15 m. Din aceasta se poate observa că volumul nucleului este proporțional cu numărul de nucleoni.

Densitatea substanţei nucleare este de ordinul a 10 17 kg/m 3 şi este constantă pentru toţi nucleele. Depășește cu mult densitatea celor mai dense substanțe obișnuite.

Protonii și neutronii sunt fermioni, deoarece au spin ħ /2.

Nucleul unui atom are propriul moment unghiular – spin nuclear :

,

(9.1.2)

Unde eu – intern(complet)număr cuantic de spin.

Număr eu acceptă valori întregi sau jumătate întregi 0, 1/2, 1, 3/2, 2 etc. Sâmburi cu chiar DAR avea spin întreg(în unități ħ ) și respectați statisticile Bose–Einstein(bozoni). Sâmburi cu ciudat DAR avea spin semiîntreg(în unități ħ ) și respectați statisticile Fermi–Dirac(acestea. nucleii sunt fermioni).

Particulele nucleare au propriile lor momente magnetice, care determină momentul magnetic al nucleului în ansamblu. Unitatea de măsurare a momentelor magnetice ale nucleelor ​​este magneton nuclear μ otravă:

Aici e este valoarea absolută a sarcinii electronului, m p este masa protonului.

Magneton nuclear în m p/pe mine= 1836,5 ori mai mic decât magnetonul Bohr, de aici rezultă că proprietățile magnetice ale atomilor sunt determinate de proprietățile magnetice ale electronilor săi .

Există o relație între spin-ul nucleului și momentul său magnetic:

unde otrava γ - raportul giromagnetic nuclear.

Neutronul are un moment magnetic negativ μ n≈ – 1,913μ otravă deoarece direcția spinului neutronilor și momentul său magnetic sunt opuse. Momentul magnetic al protonului este pozitiv și egal cu μ R≈ 2,793μ otravă. Direcția sa coincide cu direcția spinului protonului.

Distribuția sarcinii electrice a protonilor peste nucleu este în general asimetrică. Măsura abaterii acestei distribuții de la simetricul sferic este cvadrupol moment electric nuclee Q. Dacă se presupune că densitatea de sarcină este aceeași peste tot, atunci Q determinat doar de forma nucleului. Deci, pentru un elipsoid al revoluției

,

(9.1.5)

Unde b este semiaxa elipsoidului de-a lungul direcției de spin, A- axa in directie perpendiculara. Pentru un nucleu întins de-a lungul direcției de rotație, b > Ași Q> 0. Pentru un nucleu oblat în această direcție, b < Ași Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = Ași Q= 0. Acest lucru este valabil pentru nucleele cu spin egal cu 0 sau ħ /2.

Pentru a vizualiza demonstrații, faceți clic pe hyperlinkul corespunzător: