Vetitë fizike të bërthamave atomike.
Pritet në ref.rf
Ngarkesa kryesore. Madhësia e kernelit. Momentet e bërthamave.
Pritet në ref.rf
Rrotullimi i bërthamës. magnetike dhe momentet elektrike bërthamat. Masa e bërthamës dhe masa e atomit. defekt masiv. Energjia e komunikimit. Karakteristikat kryesore të energjisë së lidhjes. Rregulli bazë. forcat bërthamore: karakteristikat kryesore, Kulombi dhe potencialet bërthamore të bërthamës. Shkëmbimi i karakterit të forcave bërthamore.

Ligji i Moseley-t. Ngarkesa elektrike e bërthamës formohet nga protonet që përbëjnë përbërjen e saj. Numri i protoneve Z quhet ngarkesa e saj, që do të thotë se vlera absolute e ngarkesës së bërthamës është e barabartë me Ze. Ngarkesa e bërthamës është e njëjtë me numrin serial Z element në sistemin periodik të elementeve të Mendel-Eev. Për herë të parë, ngarkesat e bërthamave atomike u përcaktuan nga fizikani anglez Moseley në 1913. Duke matur gjatësinë e valës me një kristal λ rrezatimi karakteristik me rreze X për atomet e elementeve të caktuara, Moseley zbuloi një ndryshim të rregullt në gjatësinë e valës λ për elementet që vijojnë njëri pas tjetrit në sistemin periodik (Fig. 2.1). Moseley e interpretoi këtë vëzhgim si varësi λ nga disa konstante atomike Z, duke ndryshuar me një nga elementi në element dhe i barabartë me një për hidrogjenin:

ku dhe janë konstante. Nga eksperimentet mbi shpërndarjen e kuanteve të rrezeve X nga elektronet atomike dhe α -grimcat sipas bërthamave atomike, dihej tashmë se ngarkesa e bërthamës është afërsisht e barabartë me gjysmën e masës atomike dhe, për rrjedhojë, është afër numrit rendor të elementit. Meqenëse emetimi i rrezatimit karakteristik me rreze X është pasojë e proceseve elektrike në atom, Moseley arriti në përfundimin se konstanta atomike e gjetur në eksperimentet e tij, e cila përcakton gjatësinë e valës së rrezatimit karakteristik të rrezeve X dhe përkon me numrin serial të elementit. , duhet të jetë vetëm ngarkesa e bërthamës atomike (ligji i Moseley-t).

Oriz. 2.1. Spektrat e rrezeve X të atomeve të elementeve fqinje të marra nga Moseley

Matja e gjatësive të valëve të rrezeve X kryhet me saktësi të madhe, në mënyrë që, në bazë të ligjit të Moseley, përkatësia e një atomi ndaj një elementi kimik të përcaktohet absolutisht e besueshme. Megjithatë, fakti që konstante Z në ekuacionin e fundit është ngarkesa e bërthamës, megjithëse justifikohet me eksperimente indirekte, në fund të fundit mbështetet në postulatin - ligji i Moseley-t. Për këtë arsye, pas zbulimit të Moseley-t, ngarkesat e bërthamave u matën vazhdimisht në eksperimente shpërndarjeje. α -grimca të bazuara në ligjin e Kulombit. Në vitin 1920, Chadwig përmirësoi metodën për matjen e proporcionit të të shpërndarëve α -grimca dhe mori ngarkesat e bërthamave të atomeve të bakrit, argjendit dhe platinit (shih tabelën 2.1). Të dhënat e Chadwig nuk lënë asnjë dyshim për vlefshmërinë e ligjit të Moseley. Përveç këtyre elementeve, në eksperimente u përcaktuan edhe ngarkesat e bërthamave të magnezit, aluminit, argonit dhe arit.

Tabela 2.1. Rezultatet e eksperimenteve të Chadwick

Përkufizimet. Pas zbulimit të Moseley-t, u bë e qartë se karakteristika kryesore e një atomi është ngarkesa e bërthamës, dhe jo e saj. masë atomike, siç supozuan kimistët e shekullit të 19-të, sepse ngarkesa e bërthamës përcakton numrin e elektroneve atomike, që do të thotë se Vetitë kimike atomet. Arsyeja e ndryshimit midis atomeve të elementeve kimike është pikërisht se bërthamat e tyre kanë një numër të ndryshëm protonesh në përbërjen e tyre. Përkundrazi, një numër i ndryshëm neutronesh në bërthamat e atomeve me të njëjtin numër protonesh nuk i ndryshon në asnjë mënyrë vetitë kimike të atomeve. Atomet që ndryshojnë vetëm në numrin e neutroneve në bërthamat e tyre quhen izotopet element kimik.

Zakonisht quhet një atom me një numër të caktuar të protoneve dhe neutroneve në përbërjen e bërthamës nukleide. Përbërja e bërthamës jepet me numra Z dhe A. Për një izotop flitet vetëm kur i referohet përkatësisë së një elementi kimik, për shembull, 235 U është një izotop i uraniumit, por 235 U është një nukleid i zbërthyeshëm, jo ​​një izotop i zbërthyer.

Quhen atomet, bërthamat e të cilëve përmbajnë të njëjtin numër neutronesh, por një numër të ndryshëm protonesh izotoneve. atomet me të njëjtën numrat masiv, por përbërja e ndryshme proton-neutron e bërthamave, quhen izobaret.

AKUZIMI I BËRTHAMËS - koncepti dhe llojet. Klasifikimi dhe veçoritë e kategorisë "NGARKESË E Bërthamores" 2014, 2015.

bërthama atomike

dhe grimcat elementare

Kapitulli 32

Elementet e fizikës bërthamore

§251. Madhësia, përbërja dhe ngarkesa e bërthamës atomike. Numri i masës dhe ngarkimit

E. Rutherford, duke hetuar kalimin e -grimcave me një energji prej disa megaelektron-volt nëpër shtresa të holla ari (shih § 208), arriti në përfundimin se një atom përbëhet nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht dhe elektrone që e rrethojnë atë. Pas analizimit të këtyre eksperimenteve, Rutherford tregoi gjithashtu se bërthamat atomike kanë dimensione afërsisht 10 -1 4 -10 -1 5 m (dimensionet lineare të një atomi janë afërsisht 10 - 10 m).

Bërthama atomike përbëhet nga grimca elementare - protonet dhe neutronet(Modeli proton-neutron i bërthamës u propozua nga fizikani sovjetik D. D. Ivanenko (l. 1904), dhe më pas u zhvillua nga V. Heisenberg).

Protoni (R) ka ngarkesë pozitive të barabartë me ngarkesën e elektronit dhe masën e pushimit m p =1,6726 10 -2 7 kg 1836m e , ku m e - masa e një elektroni. Neutron (n) - grimcë neutrale me masë pushimi m n =1,6749 10 -2 7 kg 1839m e ,. Protonet dhe neutronet quhen nukleonet(nga lat. bërthamë - bërthamë). Numri total nukleone në një bërthamë atomike quhet numri masivPOR.

Karakterizohet bërthama atomike ngarkuar Ze ku e- ngarkesa protonike, Z - numri i tarifës bërthama, e barabartë me numrin e protoneve në bërthamë dhe që përkon me numrin serial të elementit kimik në sistemin periodik të elementeve të Mendelejevit. Aktualisht, 107 elementë të tabelës periodike të njohura kanë numrin e ngarkesave të bërthamave nga Z=1 në Z=107.

Bërthama shënohet me të njëjtin simbol si atomi neutral: A Z X, ku X është simboli i elementit kimik, Z është numri atomik (numri i protoneve në bërthamë), POR - numri masiv (numri i nukleoneve në bërthamë).

Tani modeli proton-neutron i bërthamës është pa dyshim. U mor në konsideratë edhe hipoteza e strukturës proton-elektronike të bërthamës, por ajo nuk i qëndroi verifikimit eksperimental. Pra, nëse i përmbahemi kësaj hipoteze, atëherë numri masiv POR duhet të jetë numri i protoneve në bërthamë, dhe ndryshimi midis numrit të masës dhe numrit të elektroneve duhet të jetë i barabartë me ngarkesën bërthamore. Ky model ishte në përputhje me vlerat e masave dhe ngarkesave izotopike, por binte në kundërshtim me vlerat e rrotullimeve dhe momenteve magnetike të bërthamave, energjinë e lidhjes së bërthamës, etj. Për më tepër, rezultoi të ishte i papajtueshëm me relacioni i pasigurisë (shih §215). Si rezultat, hipoteza e strukturës proton-elektronike të bërthamës u hodh poshtë.

Meqenëse atomi është neutral, ngarkesa e bërthamës përcakton numrin e elektroneve në atom. Numri i elektroneve përcakton shpërndarjen e tyre mbi gjendjet në atom, i cili, nga ana tjetër, përcakton vetitë kimike të atomit. Rrjedhimisht, ngarkesa e bërthamës përcakton specifikat e një elementi kimik të caktuar, d.m.th., përcakton numrin e elektroneve në një atom, konfigurimin e predhave të tyre elektronike, madhësinë dhe natyrën e fushës elektrike intraatomike.

Bërthamat me të njëjtin Z por të ndryshëm POR(d.m.th. me numër të ndryshëm neutronesh N=

POR - Z) quhen izotopet, dhe bërthama me të njëjtën A por Z të ndryshme - izobaret. Për shembull, hidrogjeni (Z=1) ka tre izotope: 1 1 H - protium (Z=1, N=0), 2 1 H - deuterium (Z=1, N= 1), 3 1 H - tritium (Z \u003d 1, N \u003d 2), kallaj - dhjetë, etj. Në shumicën dërrmuese të rasteve, izotopet e të njëjtit element kimik kanë të njëjtat veti kimike dhe pothuajse të njëjtat veti fizike ( Përjashtimet janë, për shembull, izotopet e hidrogjenit), të përcaktuara kryesisht nga struktura e predhave të elektroneve, e cila është e njëjtë për të gjithë izotopet e një elementi të caktuar. Një shembull i bërthamave izobare janë bërthamat 10 4 Be, 10 5 B, 10 6 C. Aktualisht, dihen më shumë se 2000 bërthama që ndryshojnë ose në Z, ose A, ose të dyja.

rrezja e bërthamës jepet me formulën empirike

R \u003d R 0 A 1 / 3, (251.1)

ku R 0 \u003d (1.3-1.7) 10 -1 5 m. Megjithatë, kur përdoret ky term, duhet pasur kujdes (për shkak të paqartësisë së tij, për shembull, për shkak të mjegullimit të kufirit të bërthamës). Nga formula (251.1) rezulton se vëllimi i bërthamës është proporcional me numrin e nukleoneve në bërthamë. Rrjedhimisht, dendësia e lëndës bërthamore është afërsisht e njëjtë për të gjitha bërthamat (10 17 kg / m 3).

Nga modeli planetar i strukturës së atomeve, ne e dimë se një atom është një bërthamë dhe një re elektronesh që rrotullohen rreth tij. Për më tepër, distanca midis elektroneve dhe bërthamës është dhjetëra e qindra mijëra herë më e madhe se madhësia e vetë bërthamës.

Cila është vetë thelbi? A është një top i vogël i fortë i pandashëm apo është i përbërë nga grimca më të vogla? Asnjë mikroskop i vetëm që ekziston në botë nuk është në gjendje të na tregojë qartë se çfarë po ndodh në këtë nivel. Gjithçka është shumë e vogël. Atëherë si të jesh? A është edhe e mundur të studiohet fizika e bërthamës atomike? Si të zbuloni përbërjen dhe karakteristikat e bërthamës atomike, nëse nuk është e mundur ta studioni atë?

Ngarkesa e bërthamës së një atomi

Me një shumëllojshmëri të gjerë eksperimentesh indirekte, duke shprehur hipoteza dhe duke i testuar ato në praktikë, përmes provave dhe gabimeve, shkencëtarët arritën të hetojnë struktura atomike bërthamat. Doli se bërthama përbëhet nga grimca edhe më të vogla. Madhësia e bërthamës, ngarkesa e saj dhe vetitë kimike të substancës varen nga numri i këtyre grimcave. Për më tepër, këto grimca kanë ngarkesë pozitive, e cila kompenson ngarkesë negative elektronet e një atomi. Këto grimca quhen protone. Numri i tyre në gjendje normale është gjithmonë i barabartë me numrin e elektroneve. Çështja se si të përcaktohet ngarkesa e bërthamës nuk qëndronte më. Ngarkesa e bërthamës së një atomi në një gjendje neutrale është gjithmonë e barabartë me numrin e elektroneve që rrotullohen rreth tij dhe është e kundërt në shenjë me ngarkesën e elektroneve. Dhe fizikanët tashmë kanë mësuar se si të përcaktojnë numrin dhe ngarkesën e elektroneve.

Struktura e bërthamës atomike: protonet dhe neutronet

Sidoqoftë, në procesin e kërkimit të mëtejshëm, u ngrit një problem i ri. Doli se protonet, duke pasur të njëjtën pagesë, në disa raste ndryshojnë dy herë në masë. Kjo shkaktoi shumë pyetje dhe mospërputhje. Në fund, u arrit të konstatohej se përbërja e bërthamës atomike, përveç protoneve, përfshin edhe disa grimca që janë pothuajse të barabarta në masë me protonet, por nuk kanë asnjë ngarkesë. Këto grimca quhen neutrone. Zbulimi i neutroneve zgjidhi të gjitha mospërputhjet në llogaritjet. Si rezultat, protonet dhe neutronet, si elementë përbërës të bërthamës, u quajtën nukleone. Llogaritja e çdo vlere në lidhje me karakteristikat e bërthamës është bërë shumë më e lehtë për t'u kuptuar. Neutronet nuk marrin pjesë në formimin e ngarkesës bërthamore, prandaj, ndikimi i tyre në vetitë kimike të materies praktikisht nuk manifestohet, megjithatë, neutronet marrin pjesë në formimin e masës së bërthamave, përkatësisht, ndikojnë në vetitë gravitacionale të atomit. bërthama. Kështu, ka një ndikim indirekt të neutroneve në vetitë e materies, por ai është jashtëzakonisht i parëndësishëm.