Bir atomun çekirdeğinin kütlesi nasıl bulunur? ve en iyi cevabı aldım

NiNa Martushova'nın yanıtı[guru]

A = sayı p + sayı n. Yani, elektronun kütlesi 11800 AU'ya eşit ihmal edilebilir bir kütleye sahip olduğundan, atomun tüm kütlesi çekirdekte yoğunlaşmıştır. e. m., proton ve nötronun her birinin kütlesi 1 atomik kütle birimidir. Göreceli atom kütlesi bu nedenle kesirli bir sayıdır, çünkü belirli bir kimyasal elementin tüm izotoplarının atom kütlelerinin doğadaki yaygınlıklarını hesaba katarak aritmetik ortalamasıdır.

yanıt Ahmet[guru]
Atomun kütlesini alın ve tüm elektronların kütlesini çıkarın.

yanıt Vladimir Sokolov[guru]
Çekirdekteki tüm proton ve nötronların kütlesini toplayın. Em'e çok şey alacaksın.

yanıt daşa[acemi]
yardımcı olmak için periyodik tablo

yanıt Anastasia Durakova[aktif]
Periyodik tablodaki bir atomun bağıl kütlesinin değerini bulun, tam sayıya yuvarlayın - bu atomun çekirdeğinin kütlesi olacaktır. Çekirdeğin kütlesi veya bir atomun kütle numarası, çekirdekteki proton ve nötron sayısından oluşur.
A = sayı p + sayı n. Yani, elektronun kütlesi 11800 AU'ya eşit ihmal edilebilir bir kütleye sahip olduğundan, atomun tüm kütlesi çekirdekte yoğunlaşmıştır. e. m., proton ve nötronun her birinin kütlesi 1 atomik kütle birimidir. Göreceli atom kütlesi bu nedenle kesirli bir sayıdır, çünkü belirli bir kimyasal elementin tüm izotoplarının atom kütlelerinin doğadaki yaygınlıklarını hesaba katarak aritmetik ortalamasıdır. yardımcı olmak için periyodik tablo

yanıt 3 cevap[guru]

Merhaba! İşte sorunuzun cevaplarını içeren bir dizi konu: Bir atomun çekirdeğinin kütlesi nasıl bulunur?

atom çekirdeği atomun proton ve nötronlardan oluşan merkezi kısmıdır (topluca nükleonlar).

Çekirdek, 1911 yılında E. Rutherford tarafından pasajı incelerken keşfedildi. α -madde yoluyla parçacıklar. Bir atomun neredeyse tüm kütlesinin (% 99.95) çekirdekte yoğunlaştığı ortaya çıktı. Atom çekirdeğinin boyutu, elektron kabuğunun boyutundan 10.000 kat daha küçük olan 10 -1 3 -10 - 12 cm mertebesindedir.

E. Rutherford tarafından önerilen atomun gezegen modeli ve hidrojen çekirdeklerinin deneysel gözlemi bozuldu α -diğer elementlerin çekirdeklerinden gelen parçacıklar (1919-1920), bilim adamını proton. Proton terimi, XX yüzyılın 20'li yıllarının başlarında tanıtıldı.

Proton (Yunancadan. protonlar- ilk, karakter p) kararlı bir temel parçacıktır, bir hidrojen atomunun çekirdeğidir.

Proton- yükü bir elektronun yüküne mutlak değerde eşit olan pozitif yüklü bir parçacık e\u003d 1.6 10 -1 9 Cl. Bir protonun kütlesi, bir elektronun kütlesinin 1836 katıdır. Bir protonun dinlenme kütlesi m p= 1.6726231 10 -27 kg = 1.007276470 amu

Çekirdekteki ikinci parçacık nötron.

nötron (lat. kısırlaştırmak- ne biri ne de diğeri, bir sembol n) yükü olmayan, yani nötr olan temel bir parçacıktır.

Nötronun kütlesi elektronun kütlesinin 1839 katıdır. Bir nötronun kütlesi, bir protonun kütlesine neredeyse eşittir (biraz daha büyüktür): serbest bir nötronun geri kalan kütlesi mn= 1.6749286 10 -27 kg = 1.0008664902 amu ve proton kütlesini 2.5 elektron kütlesi kadar aşar. Nötron, ortak adı altında proton ile birlikte nükleon atom çekirdeğinin bir parçasıdır.

Nötron, 1932'de berilyum bombardımanı sırasında E. Rutherford'un öğrencisi D. Chadwig tarafından keşfedildi. α -parçacıklar. Ortaya çıkan yüksek nüfuz gücüne sahip radyasyon (10-20 cm kalınlığında bir kurşun levhadan yapılmış bir engeli aştı) parafin levhadan geçerken etkisini yoğunlaştırdı (şekle bakın). Joliot-Curie, bulut odasındaki izlerinden bu parçacıkların enerjisine ilişkin tahminler ve ek gözlemler, bu γ -kuanta. Nötron adı verilen yeni parçacıkların büyük nüfuz gücü, elektriksel nötrlükleriyle açıklandı. Sonuçta, yüklü parçacıklar aktif olarak madde ile etkileşime girer ve enerjilerini hızla kaybeder. Nötronların varlığı, D. Chadwig'in deneylerinden 10 yıl önce E. Rutherford tarafından tahmin edildi. Vurulduğunda α - berilyum çekirdeğindeki parçacıklar, aşağıdaki reaksiyon meydana gelir:

İşte nötronun sembolü; yükü sıfıra eşittir ve bağıl atom kütlesi yaklaşık olarak bire eşittir. Bir nötron kararsız bir parçacıktır: ~ 15 dakikalık bir sürede serbest bir nötron. bir protona, bir elektrona ve bir nötrinoya bozunur - dinlenme kütlesinden yoksun bir parçacık.

1932'de J. Chadwick tarafından nötronun keşfinden sonra, D. Ivanenko ve W. Heisenberg bağımsız olarak önerdiler. çekirdeğin proton-nötron (nükleon) modeli. Bu modele göre çekirdek, proton ve nötronlardan oluşur. proton sayısı Z D. I. Mendeleev tablosundaki elemanın seri numarası ile çakışıyor.

çekirdek şarj Q proton sayısı ile belirlenir Zçekirdeğin bir parçası olan ve elektron yükünün mutlak değerinin bir katı olan e:

S = + Z.

Sayı Z aranan nükleer yük numarası veya atomik numara.

Çekirdeğin kütle numarası ANCAK toplam nükleon sayısı, yani içerdiği proton ve nötron sayısı olarak adlandırılır. Çekirdekteki nötron sayısı harfle gösterilir N. Yani kütle numarası:

A = Z + N.

Nükleonlara (proton ve nötron) bire eşit bir kütle numarası atanır ve elektrona sıfır değeri atanır.

Çekirdeğin bileşimi fikri de keşifle kolaylaştırıldı. izotoplar.

İzotoplar (Yunancadan. iso'lar eşit, aynı ve topoa- yer) - bunlar, atom çekirdeği aynı sayıda protona sahip olan aynı kimyasal elementin atom çeşitleridir ( Z) ve farklı sayıda nötron ( N).

Bu tür atomların çekirdeklerine izotoplar da denir. izotoplar nüklidler bir element. Nüklit (lat. çekirdek- çekirdek) - verilen sayılarla herhangi bir atom çekirdeği (sırasıyla bir atom) Z ve N. Nüklitlerin genel tanımı ……. nerede X- kimyasal bir elementin sembolü, A=Z+N- kütle Numarası.

İzotoplar, Elementlerin Periyodik Tablosunda aynı yeri işgal eder, dolayısıyla adları. Kural olarak, izotoplar nükleer özelliklerinde (örneğin, nükleer reaksiyonlara girme yeteneklerinde) önemli ölçüde farklılık gösterir. İzotopların kimyasal (ve neredeyse eşit derecede fiziksel) özellikleri aynıdır. Bu, bir elementin kimyasal özelliklerinin çekirdeğin yükü tarafından belirlendiği gerçeğiyle açıklanır, çünkü atomun elektron kabuğunun yapısını etkileyen bu yüktür.

İstisna, hafif elementlerin izotoplarıdır. hidrojen izotopları 1 H — protiyum, 2 H— döteryum, 3 H — trityum kütleleri o kadar farklıdır ki fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. Döteryum stabildir (yani radyoaktif değildir) ve sıradan hidrojende küçük bir safsızlık (1:4500) olarak bulunur. Döteryum, ağır su oluşturmak için oksijenle birleşir. 101.2°C'de normal atmosfer basıncında kaynar ve +3.8°C'de donar. trityum β yaklaşık 12 yıllık bir yarı ömre sahip radyoaktiftir.

Tüm kimyasal elementlerin izotopları vardır. Bazı elementler sadece kararsız (radyoaktif) izotoplara sahiptir. Tüm elementler için radyoaktif izotoplar yapay olarak elde edilmiştir.

Uranyum izotopları. Uranyum elementinin iki izotopu vardır - kütle numaraları 235 ve 238. İzotop, daha yaygın olanın sadece 1/140'ıdır.

§1 Yük ve kütle, atom çekirdeği

Bir çekirdeğin en önemli özellikleri yükü ve kütlesidir. M.

Z- çekirdeğin yükü, çekirdekte yoğunlaşan pozitif temel yüklerin sayısı ile belirlenir. Pozitif bir temel yükün taşıyıcısı R= 1.6021 10 -19 C çekirdekte bir protondur. Atom bir bütün olarak nötrdür ve çekirdeğin yükü aynı anda atomdaki elektron sayısını belirler. Bir atomdaki elektronların enerji kabukları ve alt kabukları üzerindeki dağılımı, esas olarak atomdaki toplam sayılarına bağlıdır. Bu nedenle, çekirdeğin yükü, elektronların atomdaki durumları üzerindeki dağılımını ve elementin Mendeleev'in periyodik sistemindeki konumunu büyük ölçüde belirler. nükleer yükqben = z· e, nerede z- Mendeleev sistemindeki elementin sıra sayısına eşit olan çekirdeğin yük sayısı.

Atom çekirdeğinin kütlesi pratik olarak atomun kütlesi ile çakışır, çünkü hidrojen hariç tüm atomların elektronlarının kütlesi yaklaşık 2.5 10-4 atom kütlesidir. Atomların kütlesi, atomik kütle birimleri (a.m.u.) olarak ifade edilir. a.u.m. için kabul edilen 1/12 kütle karbon atomu.

1 ay \u003d 1.6605655 (86) 10 -27 kg.

mben = ben -Z ben.

İzotoplar, belirli bir kimyasal elementin aynı yüke sahip ancak kütleleri farklı olan atom çeşitleridir.

a.u olarak ifade edilen, atom kütlesine en yakın tam sayı. m . kütle numarası denir m ve harfle gösterilir ANCAK. Bir kimyasal elementin tanımı: ANCAK- kütle numarası, X - bir kimyasal elementin sembolü,Z-şarj numarası - periyodik tablodaki seri numarası ():

Berilyum; İzotoplar: , ", .

Çekirdek Yarıçapı:

burada A kütle numarasıdır.

§2 Çekirdeğin bileşimi

Hidrojen atomunun çekirdeğiaranan proton

mproton= 1.00783 amu , .

hidrojen atomu diyagramı

1932'de kütlesi protona yakın olan nötron adı verilen bir parçacık keşfedildi.mnötron= 1.00867 a.m.u.) ve elektrik yükü yoktur. Sonra D.D. Ivanenko, çekirdeğin proton-nötron yapısı hakkında bir hipotez formüle etti: çekirdek, proton ve nötronlardan oluşur ve bunların toplamı kütle numarasına eşittir. ANCAK. 3 sıra numarasıZçekirdekteki proton sayısını, nötron sayısını belirlerN \u003d A - Z.

Temel parçacıklar - giren protonlar ve nötronlarçekirdeğin içine, topluca nükleonlar olarak bilinirler. Çekirdek nükleonları hallerdedir, özgür durumlarından önemli ölçüde farklıdır. Nükleonlar arasında özel bir ben de r yeni etkileşim. Bir nükleonun iki "yük durumunda" olabileceğini söylüyorlar - yüklü bir proton durumu+ e, ve 0 yüklü nötron.

§3 Çekirdeğin bağlanma enerjisi. kitle kusuru. nükleer kuvvetler

Nükleer parçacıklar - protonlar ve nötronlar - çekirdeğin içinde sıkıca tutulur, bu nedenle aralarında çok büyük çekici kuvvetler hareket eder ve benzer yüklü protonlar arasındaki devasa itici kuvvetlere direnebilir. Nükleonlar arasında küçük mesafelerde ortaya çıkan bu özel kuvvetlere nükleer kuvvetler denir. Nükleer kuvvetler elektrostatik değildir (Coulomb).

Çekirdeğin incelenmesi, nükleonlar arasında hareket eden nükleer kuvvetlerin aşağıdaki özelliklere sahip olduğunu göstermiştir:

a) bunlar kısa menzilli kuvvetlerdir - 10-15 m'lik mesafelerde kendini gösterir ve mesafedeki hafif bir artışla bile keskin bir şekilde azalır;

b) nükleer kuvvetler, parçacığın (nükleon) nükleer kuvvetlerden yük - yük bağımsızlığına sahip olup olmamasına bağlı değildir. Bir nötron ile bir proton arasında, iki nötron arasında ve iki proton arasında etki eden nükleer kuvvetler eşittir. Nükleer kuvvetlerle ilgili olarak proton ve nötron aynıdır.

Bağlanma enerjisi, bir atom çekirdeğinin kararlılığının bir ölçüsüdür. Çekirdeğin bağlanma enerjisi, çekirdeği oluşturan nükleonlara kinetik enerji vermeden onları bölmek için yapılması gereken işe eşittir.

ben< Σ( m p + mn)

Ben - çekirdeğin kütlesi

Çekirdek kütlelerinin ölçümü, çekirdeğin kalan kütlesinin, onu oluşturan nükleonların kalan kütlelerinin toplamından daha az olduğunu gösterir.

Değer

bağlanma enerjisinin bir ölçüsü olarak işlev görür ve kütle kusuru olarak adlandırılır.

Einstein'ın özel görelilikteki denklemi, bir parçacığın enerjisini ve durgun kütlesini ilişkilendirir.

Genel durumda, çekirdeğin bağlanma enerjisi formülle hesaplanabilir.

nerede Z - yük sayısı (çekirdekteki proton sayısı);

ANCAK- kütle numarası (çekirdekteki toplam nükleon sayısı);

m p, , mn ve ben- proton, nötron ve çekirdeğin kütlesi

Kütle kusuru (Δ m) 1 a.u'ya eşittir. m (a.m.u. - atomik kütle birimi), 1 a.u.e'ye eşit bağlanma enerjisine (E St) karşılık gelir. (a.u.e. - atomik enerji birimi) ve 1a.u.m.'ye eşittir s 2 = 931 MeV.

§ 4 Nükleer reaksiyonlar

Tek tek parçacıklarla ve birbirleriyle etkileşimleri sırasında çekirdeklerde meydana gelen değişikliklere genellikle nükleer reaksiyonlar denir.

Aşağıdakiler en yaygın nükleer reaksiyonlardır.

1. dönüşüm reaksiyonu . Bu durumda, gelen parçacık çekirdekte kalır, ancak ara çekirdek başka bir parçacık yayar, bu nedenle ürün çekirdeği hedef çekirdekten farklıdır.

1. Işınım yakalama reaksiyonu . Gelen parçacık çekirdeğe takılır, ancak uyarılmış çekirdek fazla enerji yayar ve bir γ-foton yayar (nükleer reaktörlerin çalışmasında kullanılır)

Kadmiyum tarafından nötron yakalama reaksiyonunun bir örneği

veya fosfor

1. Saçılma. Ara çekirdek, özdeş bir parçacık yayar.

uçakla ve şunlar olabilir:

elastik saçılma karbonlu nötronlar (reaktörlerde nötronları yumuşatmak için kullanılır):

esnek olmayan saçılma :

1. fisyon reaksiyonu. Bu, her zaman enerjinin serbest bırakılmasıyla ilerleyen bir reaksiyondur. Nükleer enerjinin teknik üretimi ve kullanımının temelidir. Fisyon reaksiyonu sırasında, ara bileşik çekirdeğin uyarılması o kadar büyüktür ki, birkaç nötron salınımı ile iki, yaklaşık olarak eşit parçaya bölünür.

Uyarma enerjisi düşükse, çekirdeğin ayrılması gerçekleşmez ve bir γ - foton veya nötron yayarak fazla enerjiyi kaybeden çekirdek normal durumuna geri döner (Şekil 1). Ancak nötron tarafından verilen enerji büyükse, uyarılmış çekirdek deforme olmaya başlar, içinde bir daralma oluşur ve sonuç olarak, iki nötron yayılırken muazzam hızlarda birbirinden ayrılan iki parçaya bölünür.
(İncir. 2).

Zincirleme tepki- kendi kendini geliştiren fisyon reaksiyonu. Bunu uygulamak için, bir fisyon olayı sırasında üretilen ikincil nötronlardan en az birinin bir sonraki fisyon olayına neden olabilmesi gerekir: (çünkü bazı nötronlar, fisyona neden olmadan yakalama reaksiyonlarına katılabilirler). Kantitatif olarak, bir zincirleme reaksiyonun varlığının koşulu şunları ifade eder: çoğaltma faktörü

k < 1 - цепная реакция невозможна, k = 1 (m = m kr ) - sabit sayıda nötronlu zincir reaksiyonları (bir nükleer reaktörde),k > 1 (m > m kr ) nükleer bombalardır.

RADYOAKTİVİTE

§1 Doğal radyoaktivite

Radyoaktivite, bir elementin kararsız çekirdeklerinin kendiliğinden başka bir elementin çekirdeğine dönüşmesidir. doğal radyoaktivite doğada bulunan kararsız izotoplarda gözlenen radyoaktiviteye denir. Yapay radyoaktivite, nükleer reaksiyonlar sonucunda elde edilen izotopların radyoaktivitesi olarak adlandırılır.

Radyoaktivite türleri:

1. α-çürüme.

Birbirine bağlı iki proton ve iki nötrondan oluşan α-sisteminin bazı kimyasal elementlerinin çekirdeği tarafından emisyon (a-parçacığı - bir helyum atomunun çekirdeği))

α-bozunması ağır çekirdeklerde doğaldır. ANCAK> 200 veZ > 82. Bir madde içinde hareket ederken, a-parçacıkları, yollarında atomların güçlü iyonizasyonunu üretirler (iyonizasyon, elektronların bir atomdan ayrılmasıdır), onlara elektrik alanlarıyla etki eder. Bir α-parçacığının madde içinde tamamen durana kadar uçtuğu mesafeye denir. parçacık aralığı veya nüfuz gücü(belirtilenR, [ R ] = m, cm). . Normal koşullar altında, bir α-parçacığı oluşur içinde 1 cm yol başına 30.000 çift iyon havalandırın. Spesifik iyonizasyon, yol uzunluğunun 1 cm'si başına oluşan iyon çiftlerinin sayısıdır. α-parçacığının güçlü bir biyolojik etkisi vardır.

Alfa bozunması için kaydırma kuralı:

2. β-çürüme.

a) elektronik (β -): çekirdek bir elektron ve bir elektron antinötrino yayar

b) pozitron (β +): çekirdek bir pozitron ve bir nötrino yayar

Bu süreçler, bir tür nükleonun bir çekirdeğe dönüştürülmesiyle gerçekleşir: bir nötron bir protona veya bir proton bir nötrona.

Çekirdekte elektron yoktur, nükleonların karşılıklı dönüşümü sonucu oluşurlar.

pozitron - elektrondan yalnızca yük işareti (+e = 1,6 10 -19 C) bakımından farklı olan bir parçacık

Deneyden, β - bozunma sırasında izotopların aynı miktarda enerji kaybettiğini takip eder. Bu nedenle, W. Pauli, enerjinin korunumu yasasına dayanarak, antineutrino adı verilen başka bir hafif parçacığın fırlatıldığını öngördü. Bir antineutrino'nun yükü veya kütlesi yoktur. β-parçacıklarının maddeden geçişleri sırasında meydana getirdiği enerji kayıpları, esas olarak iyonlaşma süreçlerinden kaynaklanır. Emici maddenin çekirdekleri tarafından β-parçacıklarının yavaşlaması sırasında enerjinin bir kısmı X-ışınlarına kaybedilir. β parçacıkları küçük bir kütleye, bir birim yüke ve çok yüksek hızlara sahip olduklarından, iyonlaşma yetenekleri küçüktür (α parçacıklarınınkinden 100 kat daha az), bu nedenle β parçacıklarının nüfuz etme gücü (kilometre) önemli ölçüde daha büyüktür. a-parçacıkları.

Rβ hava =200 m, Rβ Pb ≈ 3 mm

β - - bozunma, doğal ve yapay radyoaktif çekirdeklerde meydana gelir. β + - sadece yapay radyoaktivite ile.

β - - bozunma için yer değiştirme kuralı:

c) K - yakalama (elektronik yakalama) - çekirdek, K kabuğunda bulunan elektronlardan birini emer (daha az sıklıklaLveya M) atomunun, bir nötrino yayarken protonlardan birinin bir nötrona dönüşmesi sonucu

Şema K - yakalama:

Yakalanan elektron tarafından boşaltılan elektron kabuğundaki boşluk, üstteki katmanlardan gelen elektronlarla doldurulur ve X-ışınları ile sonuçlanır.

• γ-ışınları.

Genellikle, tüm radyoaktivite türlerine γ-ışınlarının emisyonu eşlik eder. γ-ışınları, dalga boyları bir λ'=~ 1-0.01 Å=10 -10 -10 -12 m'den yüzde bire kadar dalga boylarına sahip elektromanyetik radyasyondur.Y-ışınlarının enerjisi milyonlarca eV'ye ulaşır.

W γ ~ MeV

1eV=1,6 10 -19 J

Kural olarak, radyoaktif bozunma geçiren bir çekirdek uyarılır ve temel duruma geçişine bir γ - foton emisyonu eşlik eder. Bu durumda, γ-fotonunun enerjisi koşul tarafından belirlenir.

burada E 2 ve E 1 çekirdeğin enerjisidir.

E 2 - uyarılmış durumdaki enerji;

E 1 - temel durumdaki enerji.

Madde tarafından γ-ışınlarının absorpsiyonu üç ana süreçten kaynaklanır:

• fotoelektrik etki (ile hv < l MэB);
• elektron-pozitron çiftlerinin oluşumu;

veya

• saçılma (Compton etkisi) -

γ-ışınlarının absorpsiyonu Bouguer yasasına göre gerçekleşir:

burada μ, γ ışınlarının enerjilerine ve ortamın özelliklerine bağlı olarak doğrusal bir zayıflama katsayısıdır;

І 0 gelen paralel ışının yoğunluğudur;

benkalınlıktaki bir maddeden geçtikten sonra ışının yoğunluğudur X santimetre.

γ-ışınları en nüfuz edici radyasyonlardan biridir. En sert ışınlar için (hvmax) yarım emici tabakanın kalınlığı kurşunda 1,6 cm, demirde 2,4 cm, alüminyumda 12 cm ve toprakta 15 cm'dir.

§2 Radyoaktif bozunmanın temel yasası.

Bozulmuş çekirdek sayısıdN orijinal çekirdek sayısıyla orantılı N ve çürüme zamanıdt, dN~ N dt. Diferansiyel biçimde radyoaktif bozunmanın temel yasası:

λ katsayısı, belirli bir çekirdek türü için bozunma sabiti olarak adlandırılır. "-" işareti şu anlama gelir:dNSon bozulmamış çekirdek sayısı ilkinden daha az olduğu için negatif olmalıdır.

bu nedenle, λ birim zaman başına bozunan çekirdek fraksiyonunu karakterize eder, yani radyoaktif bozunma oranını belirler. λ dış koşullara bağlı değildir, sadece çekirdeklerin iç özellikleri tarafından belirlenir. [λ]=s -1 .

İntegral formda radyoaktif bozunmanın temel yasası

nerede N 0 - başlangıçtaki radyoaktif çekirdek sayısıt=0;

N- bir seferde bozulmamış çekirdek sayısıt;

λ radyoaktif bozunma sabitidir.

Pratikte bozunma hızı, λ değil, T 1/2 - yarı ömür - orijinal çekirdek sayısının yarısının bozunduğu süre kullanılarak değerlendirilir. İlişki T 1/2 ve λ

T 1/2 U 238 = 4,5 106 yıl, T 1/2 Ra = 1590 yıl, T 1/2 Rn = 3.825 gün Birim zaman başına bozulma sayısı A \u003d -dN/ dtbelirli bir radyoaktif maddenin aktivitesi olarak adlandırılır.

İtibaren

takip eder,

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

[A] \u003d 1Ci \u003d 1Curie \u003d 3.7 10 10 Bq.

Faaliyet kanunu değişikliği

nerede A 0 = λ N 0 - zamanında ilk faaliyett= 0;

A - bir seferde etkinlikt.

Yıllar önce insanlar tüm maddelerin neyden yapıldığını merak ettiler. Buna ilk cevap vermeye çalışan, tüm maddelerin moleküllerden oluştuğuna inanan antik Yunan bilim adamı Demokritos'tur. Artık moleküllerin atomlardan oluştuğunu biliyoruz. Atomlar daha da küçük parçacıklardan oluşur. Atomun merkezinde proton ve nötronlardan oluşan çekirdek bulunur. En küçük parçacıklar - elektronlar - çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde hareket eder. Kütleleri, çekirdeğin kütlesine kıyasla ihmal edilebilir. Ancak çekirdeğin kütlesi nasıl bulunur, sadece hesaplamalar ve kimya bilgisi yardımcı olacaktır. Bunu yapmak için çekirdekteki proton ve nötron sayısını belirlemeniz gerekir. Bir proton ve bir nötronun kütlelerinin tablo değerlerini görüntüleyin ve toplam kütlelerini bulun. Bu çekirdeğin kütlesi olacaktır.

Genellikle böyle bir soruyla karşılaşabilirsiniz, kütlenin nasıl bulunacağı, hızın bilinmesi. Klasik mekaniğin yasalarına göre kütle, cismin hızına bağlı değildir. Sonuçta, uzaklaşan bir araba hızını artırmaya başlarsa, bu, kütlesinin artacağı anlamına gelmez. Ancak, yirminci yüzyılın başında Einstein, bu bağımlılığın var olduğu bir teori sundu. Bu etkiye vücut kütlesindeki göreceli artış denir. Ve cisimlerin hızları ışık hızına yaklaştığında kendini gösterir. Modern parçacık hızlandırıcıları, protonları ve nötronları bu kadar yüksek hızlara çıkarmayı mümkün kılar. Ve aslında, bu durumda, kütlelerinde bir artış kaydedildi.

Ancak hala yüksek teknoloji, ancak düşük hızlar dünyasında yaşıyoruz. Bu nedenle, bir maddenin kütlesinin nasıl hesaplanacağını bilmek için, cismi ışık hızına hızlandırmak ve Einstein'ın teorisini öğrenmek hiç de gerekli değildir. Vücut ağırlığı bir ölçekte ölçülebilir. Doğru, her beden teraziye konamaz. Bu nedenle, yoğunluğundan kütleyi hesaplamanın başka bir yolu vardır.

Etrafımızdaki hava, insanlık için çok gerekli olan havanın da kendi kütlesi vardır. Ve, örneğin bir odadaki hava kütlesinin nasıl belirleneceği problemini çözerken, hava moleküllerinin sayısını saymak ve çekirdeklerinin kütlesini toplamak gerekli değildir. Basitçe odanın hacmini belirleyebilir ve hava yoğunluğuyla (1,9 kg / m3) çarpabilirsiniz.

Bilim adamları artık atom çekirdeklerinden dünyanın kütlesine ve hatta bizden birkaç yüz ışıkyılı uzaklıkta bulunan yıldızlara kadar farklı cisimlerin kütlelerini hesaplamayı büyük bir doğrulukla öğrendiler. Fiziksel bir nicelik olarak kütle, bir cismin eylemsizliğinin bir ölçüsüdür. Daha büyük cisimlerin daha durağan olduğunu, yani hızlarını daha yavaş değiştirdiklerini söylüyorlar. Bu nedenle, sonuçta hız ve kütle birbirine bağlıdır. Ancak bu miktarın temel özelliği, herhangi bir cismin veya maddenin kütlesinin olmasıdır. Dünyada kütlesi olmayan madde yoktur!

E. Rutherford, bir α parçacığının ince bir altın folyodan geçişini araştırırken (bkz. Bölüm 6.2), bir atomun pozitif yüklü ağır bir çekirdek ve onu çevreleyen elektronlardan oluştuğu sonucuna vardı.

çekirdek atomun merkezi denir,bir atomun neredeyse tüm kütlesinin ve pozitif yükünün yoğunlaştığı yer.

AT atom çekirdeğinin bileşimi temel parçacıkları içerir : protonlar ve nötronlar (nükleonlar Latince kelimeden çekirdek- çekirdek). Çekirdeğin böyle bir proton-nötron modeli, 1932 D.D.'de Sovyet fizikçisi tarafından önerildi. Ivanenko. Proton pozitif yüke e + = 1,06 10 -19 C ve durgun kütleye sahiptir. m p\u003d 1.673 10 -27 kg \u003d 1836 ben. nötron ( n) durgun kütlesi olan nötr bir parçacıktır mn= 1.675 10 -27 kg = 1839 ben(elektronun kütlesi nerede ben, 0,91 10 -31 kg'a eşittir). Şek. 9.1, XX sonları - XXI yüzyılın başlarındaki fikirlere göre helyum atomunun yapısını gösterir.

çekirdek şarj eşittir Z, nerede e protonun yüküdür, Z- Görev numarası eşittir seri numarası Mendeleev'in periyodik element sistemindeki kimyasal element, yani. çekirdekteki proton sayısı. Çekirdekteki nötron sayısı belirtilir N. Genellikle Z > N.

ile çekirdekler Z= 1 ila Z = 107 – 118.

Çekirdekteki nükleon sayısı A = Z + N aranan kütle Numarası . aynı olan çekirdekler Z, ama farklı ANCAK aranan izotoplar. Aynı zamanda çekirdekler A farklı var Z, arandı izobarlar.

Çekirdek, nötr atomla aynı sembolle gösterilir, burada X kimyasal bir elementin sembolüdür. Örneğin: hidrojen Z= 1'in üç izotopu vardır: – protium ( Z = 1, N= 0), döteryumdur ( Z = 1, N= 1), – trityum ( Z = 1, N= 2), kalay 10 izotopa sahiptir, vb. Aynı kimyasal elementin izotoplarının büyük çoğunluğu aynı kimyasal ve benzer fiziksel özelliklere sahiptir. Toplamda yaklaşık 300 kararlı izotop ve 2000'den fazla doğal ve yapay olarak elde edildiği bilinmektedir. Radyoaktif İzotoplar.

Çekirdeğin boyutu, çekirdek sınırının bulanıklaşması nedeniyle koşullu bir anlamı olan çekirdeğin yarıçapı ile karakterize edilir. E. Rutherford bile deneylerini analiz ederek, çekirdeğin boyutunun yaklaşık 10-15 m olduğunu gösterdi (bir atomun boyutu 10–10 m'dir). Çekirdek yarıçapını hesaplamak için ampirik bir formül vardır:

nerede R 0 = (1.3 - 1.7) 10 -15 m Bundan, çekirdeğin hacminin nükleon sayısıyla orantılı olduğu görülebilir.

Nükleer maddenin yoğunluğu 10 17 kg/m3 civarındadır ve tüm çekirdekler için sabittir. En yoğun sıradan maddelerin yoğunluğunu büyük ölçüde aşıyor.

Protonlar ve nötronlar ise fermiyonlar, çünkü spin var ħ /2.

Bir atomun çekirdeği vardır kendi açısal momentumu – nükleer spin :

,

(9.1.2)

nerede ben – dahili(tamamlamak)spin kuantum sayısı

Sayı ben 0, 1/2, 1, 3/2, 2 vb. tamsayı veya yarım tamsayı değerlerini kabul eder. ile çekirdekler Bile ANCAK Sahip olmak tamsayı dönüşü(birim olarak ħ ) ve istatistiklere uyun Bose–Einstein(bozonlar). ile çekirdekler garip ANCAK Sahip olmak yarı tamsayı dönüşü(birim olarak ħ ) ve istatistiklere uyun fermi–dirac(şunlar. çekirdekler fermiyonlardır).

Nükleer parçacıkların, bir bütün olarak çekirdeğin manyetik momentini belirleyen kendi manyetik momentleri vardır. Çekirdeklerin manyetik momentlerini ölçmek için birim nükleer manyeton μ zehir:

Burada e elektron yükünün mutlak değeridir, m p protonun kütlesidir.

Nükleer manyeton m p/ben= Bohr manyetonundan 1836.5 kat daha küçük, dolayısıyla şu sonucu çıkar: atomların manyetik özellikleri, elektronlarının manyetik özellikleri tarafından belirlenir. .

Çekirdeğin dönüşü ile manyetik momenti arasında bir ilişki vardır:

nerede γ zehiri - nükleer jiromanyetik oran.

Nötron negatif bir manyetik momente sahiptir μ n≈ – 1.913μ zehir çünkü nötron dönüşünün yönü ve manyetik momenti zıttır. Protonun manyetik momenti pozitiftir ve μ'ye eşittir R≈ 2.793μ zehir. Yönü, proton dönüşünün yönü ile çakışmaktadır.

Protonların elektrik yükünün çekirdek üzerindeki dağılımı genellikle asimetriktir. Bu dağılımın küresel simetrikten sapma ölçüsü çekirdeğin dört kutuplu elektrik momenti Q. Yük yoğunluğunun her yerde aynı olduğu varsayılırsa, Q sadece çekirdeğin şekli ile belirlenir. Yani, bir devrim elipsoidi için

,

(9.1.5)

nerede b elipsoidin dönüş yönü boyunca yarı eksenidir, a- dikey yönde eksen. Spin yönü boyunca uzanan bir çekirdek için, b > a ve Q> 0. Bu yönde oblate bir çekirdek için, b < a ve Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a ve Q= 0. Bu, spini 0 veya 0'a eşit olan çekirdekler için geçerlidir. ħ /2.

Demoları görüntülemek için uygun köprüye tıklayın: