Atom yadrolarining fizik xossalari.
ref.rf saytida joylashgan
Asosiy zaryad. Yadro hajmi. Yadrolarning momentlari.
ref.rf saytida joylashgan
Yadroning aylanishi. magnit va elektr momentlari yadrolari. Yadroning massasi va atomning massasi. ommaviy nuqson. Aloqa energiyasi. Bog'lanish energiyasining asosiy xususiyatlari. Asosiy qoida. yadro kuchlari: asosiy xarakteristikalar, Kulon va yadroning yadro potensiallari. Yadro kuchlarining almashinuv xarakteri.

Moseley qonuni. Yadroning elektr zaryadini uning tarkibini tashkil etuvchi protonlar hosil qiladi. Protonlar soni Z uning zaryadi deb ataladi, ya'ni yadro zaryadining mutlaq qiymati tengdir Ze. Yadroning zaryadi seriya raqami bilan bir xil Z Mendeleyev davriy elementlar sistemasidagi element. Birinchi marta atom yadrolarining zaryadlari 1913 yilda ingliz fizigi Mozeli tomonidan aniqlangan. To'lqin uzunligini kristall bilan o'lchash orqali λ Ba'zi elementlarning atomlari uchun xarakterli rentgen nurlanishi, Moseley to'lqin uzunligining muntazam o'zgarishini aniqladi. λ davriy sistemada birin-ketin ergashuvchi elementlar uchun (2.1-rasm). Moseley bu kuzatishni qaramlik deb talqin qildi λ ba'zi bir atom konstantasidan Z, bir elementdan elementga o'zgaradi va vodorod uchun birga teng:

qaerda va doimiylar. Atom elektronlari tomonidan rentgen kvantlarining tarqalishi bo'yicha tajribalardan va α -atom yadrolari bo'yicha zarralar, yadro zaryadi taxminan atom massasining yarmiga teng ekanligi va shuning uchun elementning tartib raqamiga yaqin ekanligi allaqachon ma'lum edi. Xarakterli rentgen nurlanishining emissiyasi atomdagi elektr jarayonlarining natijasi bo'lganligi sababli, Mozeli o'z tajribalarida topilgan atom konstantasi xarakterli rentgen nurlanishining to'lqin uzunligini aniqlaydigan va elementning seriya raqamiga to'g'ri keladi degan xulosaga keldi. , faqat atom yadrosining zaryadi bo'lishi kerak (Mozeley qonuni).

Guruch. 2.1. Moseley tomonidan olingan qo'shni elementlar atomlarining rentgen spektrlari

Rentgen nurlarining to'lqin uzunliklarini o'lchash juda aniqlik bilan amalga oshiriladi, shuning uchun Mozeley qonuni asosida atomning kimyoviy elementga tegishliligi mutlaqo ishonchli tarzda aniqlanadi. Biroq, doimiy ekanligi Z oxirgi tenglamada yadro zaryadi ko'rsatilgan, garchi u bilvosita tajribalar bilan oqlangan bo'lsa-da, u oxir-oqibat postulat - Mozeley qonuniga tayanadi. Shuning uchun ham Mozeli kashfiyotidan so'ng yadrolarning zaryadlari bir necha marta tarqalish tajribalarida o'lchandi. α -Kulon qonuniga asoslangan zarralar. 1920 yilda Chadvig tarqoqlarning ulushini o'lchash usulini takomillashtirdi. α -zarralar va mis, kumush va platina atomlari yadrolarining zaryadlarini oldi (2.1-jadvalga qarang). Chadvig ma'lumotlari Moseley qonunining haqiqiyligiga shubha qoldirmaydi. Tajribalarda ko'rsatilgan elementlardan tashqari magniy, alyuminiy, argon va oltin yadrolarining zaryadlari ham aniqlandi.

2.1-jadval. Chadwick tajribalarining natijalari

Ta'riflar. Mozeli kashfiyotidan so'ng, atomning asosiy xarakteristikasi uning emas, balki yadro zaryadi ekanligi ma'lum bo'ldi. atom massasi, 19-asr kimyogarlari taxmin qilganidek, yadro zaryadi atom elektronlarining sonini aniqlaydi, ya'ni Kimyoviy xossalari atomlar. Kimyoviy elementlar atomlari orasidagi farqning sababi aynan ularning yadrolari tarkibida protonlar sonining har xil bo'lishidir. Aksincha, protonlar soni bir xil bo'lgan atomlar yadrolarida turli xil miqdordagi neytronlar atomlarning kimyoviy xossalarini hech qanday tarzda o'zgartirmaydi. Yadrolaridagi neytronlar soni bilangina farq qiladigan atomlar deyiladi izotoplar kimyoviy element.

Yadrosida ma'lum miqdordagi proton va neytron bo'lgan atom deyiladi nuklid. Yadro tarkibi raqamlar bilan berilgan Z va A. Izotop haqida faqat kimyoviy elementga tegishli bo'lganida aytiladi, masalan, 235 U uranning izotopi, lekin 235 U bo'linuvchi izotop emas, bo'linuvchi nukliddir.

Yadrolarida bir xil miqdordagi neytronlar, ammo protonlar soni boshqacha bo'lgan atomlar deyiladi izotonlar. bir xil bo'lgan atomlar massa raqamlari, lekin yadrolarning turli proton-neytron tarkibi deyiladi izobarlar.

Yadro zaryadi - tushunchasi va turlari. 2014-yil, 2015-yil “YADROLING ZARYASI” toifasining tasnifi va xususiyatlari.

atom yadrosi

va elementar zarralar

32-bob

Yadro fizikasining elementlari

§251. Atom yadrosining hajmi, tarkibi va zaryadi. Massa va zaryad raqami

E. Rezerford bir necha megaelektron-volt energiyaga ega -zarrachalarning yupqa oltin plyonkalar orqali oʻtishini tadqiq qilib (208-bandga qarang) atom musbat zaryadlangan yadro va uni oʻrab turgan elektronlardan iborat degan xulosaga keldi. Bu tajribalarni tahlil qilib, Rezerford ham atom yadrolarining o'lchamlari taxminan 10 -1 4 -10 -1 5 m (atomning chiziqli o'lchamlari taxminan 10 - 10 m) ekanligini ko'rsatdi.

Atom yadrosi elementar zarralardan iborat - protonlar va neytronlar(Yadroning proton-neytron modeli sovet fizigi D. D. Ivanenko (1904 yilda tug'ilgan) tomonidan taklif qilingan va keyinchalik V. Geyzenberg tomonidan ishlab chiqilgan).

Proton (R) elektron zaryad va tinch massaga teng musbat zaryadga ega m p =1,6726 10 -2 7 kg 1836m e, bu yerda m e - elektronning massasi. Neytron (n) - tinch massali neytral zarracha m n =1,6749 10 -2 7 kg 1839m e ,. Protonlar va neytronlar deyiladi nuklonlar(lot. yadro — yadrodan). Umumiy soni atom yadrosidagi nuklonlar deyiladi massa raqamiLEKIN.

Atom yadrosi xarakterlidir zaryad Ze qayerda e- proton zaryadi, Z - zaryad raqami yadro, yadrodagi protonlar soniga teng va Mendeleyev davriy elementlar tizimidagi kimyoviy elementning seriya raqamiga to'g'ri keladi. Davriy sistemaning hozirgi vaqtda ma'lum bo'lgan 107 ta elementi yadrolarining zaryad raqamlari Z=1 dan Z=107 gacha.

Yadro neytral atom bilan bir xil belgi bilan belgilanadi: A Z X, bu erda X - kimyoviy elementning belgisi, Z - atom raqami (yadrodagi protonlar soni), LEKIN - massa soni (yadrodagi nuklonlar soni).

Endi yadroning proton-neytron modeli shubhasizdir. Yadroning proton-elektron tuzilishi haqidagi gipoteza ham ko'rib chiqildi, ammo u eksperimental tekshirishga dosh bermadi. Shunday qilib, agar biz ushbu gipotezaga amal qilsak, unda massa soni LEKIN yadrodagi protonlar soni, massa soni va elektronlar soni o'rtasidagi farq esa yadro zaryadiga teng bo'lishi kerak. Ushbu model izotopik massalar va zaryadlarning qiymatlariga mos kelardi, lekin yadrolarning spinlari va magnit momentlari, yadroning bog'lanish energiyasi va boshqalar qiymatlariga zid edi. noaniqlik munosabati (qarang: §215). Natijada yadroning proton-elektron tuzilishi haqidagi gipoteza rad etildi.

Atom neytral bo'lgani uchun yadro zaryadi atomdagi elektronlar sonini aniqlaydi. Elektronlar soni ularning atomdagi holatlar bo'yicha taqsimlanishini belgilaydi, bu esa, o'z navbatida, atomning kimyoviy xususiyatlarini belgilaydi. Binobarin, yadro zaryadi berilgan kimyoviy elementning o'ziga xos xususiyatlarini aniqlaydi, ya'ni atomdagi elektronlar sonini, ularning elektron qobiqlarining konfiguratsiyasini, atom ichidagi elektr maydonining kattaligi va tabiatini belgilaydi.

Yadrolar bir xil Z, lekin boshqacha LEKIN(ya'ni, neytronlarning turli soni bilan N=

LEKIN - Z) deyiladi izotoplar, va yadrolari bir xil A, ammo Z har xil - izobarlar. Masalan, vodorod (Z=1) uchta izotopga ega: 1 1 H - protiy (Z=1, N=0), 2 1 H - deyteriy (Z=1, N= 1), 3 1 H - tritiy (Z \u003d 1, N \u003d 2), qalay - o'n va boshqalar. Aksariyat hollarda bir xil kimyoviy elementning izotoplari bir xil kimyoviy va deyarli bir xil fizik xususiyatlarga ega ( istisno, masalan, vodorod izotoplari), asosan elektron qobiqlarning tuzilishi bilan belgilanadi, bu ma'lum bir elementning barcha izotoplari uchun bir xil. Izobar yadrolarga 10 4 Be, 10 5 B, 10 6 C yadrolarni misol qilib keltirish mumkin.Hozirgi vaqtda Z, yoki A yoki ikkalasida farq qiluvchi 2000 dan ortiq yadrolar maʼlum.

yadro radiusi empirik formula bilan berilgan

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

bu erda R 0 \u003d (1,3-1,7) 10 -1 5 m Biroq, ushbu atamadan foydalanganda ehtiyot bo'lish kerak (uning noaniqligi tufayli, masalan, yadro chegarasining xiralashishi tufayli). (251.1) formuladan kelib chiqadiki, yadro hajmi yadrodagi nuklonlar soniga proporsionaldir. Binobarin, yadro moddasining zichligi barcha yadrolar uchun taxminan bir xil (10 17 kg/m3).

Atomlar tuzilishining sayyoraviy modelidan biz bilamizki, atom yadro va uning atrofida aylanadigan elektronlar buluti. Bundan tashqari, elektronlar va yadro orasidagi masofa yadroning o'zidan o'nlab va yuz minglab marta kattaroqdir.

Yadroning o'zi nima? Bu kichik qattiq bo'linmas to'pmi yoki u kichikroq zarralardan iboratmi? Dunyoda mavjud bo'lgan biron bir mikroskop bizga bu darajada nima sodir bo'layotganini aniq ko'rsata olmaydi. Hamma narsa juda kichik. Keyin qanday bo'lish kerak? Hatto atom yadrosi fizikasini ham o'rganish mumkinmi? Atom yadrosining tarkibi va xususiyatlarini, agar uni o'rganishning iloji bo'lmasa, qanday aniqlash mumkin?

Atom yadrosining zaryadi

Turli xil bilvosita eksperimentlar, gipotezalarni ifodalash va ularni amalda sinab ko'rish bilan, sinov va xato orqali olimlar tadqiqot qilishga muvaffaq bo'lishdi. atom tuzilishi yadrolari. Ma'lum bo'lishicha, yadro undan ham kichikroq zarralardan iborat. Yadroning kattaligi, uning zaryadi va moddaning kimyoviy xossalari bu zarrachalarning soniga bog'liq. Bundan tashqari, bu zarralar mavjud musbat zaryad, bu kompensatsiya qiladi manfiy zaryad atom elektronlari. Bu zarralar protonlar deb ataladi. Ularning normal holatdagi soni har doim elektronlar soniga teng. Yadro zaryadini qanday aniqlash mumkinligi haqidagi savol endi turmadi. Neytral holatdagi atom yadrosining zaryadi doimo uning atrofida aylanayotgan elektronlar soniga teng va ishorasi boʻyicha elektronlar zaryadiga qarama-qarshi boʻladi. Va fiziklar elektronlarning soni va zaryadini qanday aniqlashni allaqachon o'rganishgan.

Atom yadrosining tuzilishi: protonlar va neytronlar

Biroq, keyingi tadqiqotlar jarayonida yangi muammo paydo bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, protonlar bor bir xil to'lov, ba'zi hollarda ular ikki marta massa bilan farqlanadi. Bu juda ko'p savollar va nomuvofiqliklarni keltirib chiqardi. Oxir-oqibat, atom yadrosi tarkibiga protonlardan tashqari, massasi protonlarga deyarli teng bo'lgan, lekin hech qanday zaryadga ega bo'lmagan ba'zi zarralar ham borligini aniqlash mumkin edi. Bu zarralar neytronlar deb ataladi. Neytronlarning aniqlanishi hisob-kitoblardagi barcha nomuvofiqliklarni bartaraf etdi. Natijada, yadroning tarkibiy elementlari sifatida proton va neytronlar nuklonlar deb ataldi. Yadroning xususiyatlariga taalluqli har qanday qiymatlarni hisoblashni tushunish ancha osonlashdi. Neytronlar yadro zaryadining hosil bo'lishida ishtirok etmaydi, shuning uchun ularning moddaning kimyoviy xossalariga ta'siri deyarli namoyon bo'lmaydi, ammo neytronlar yadro massasining shakllanishida ishtirok etadi, mos ravishda atomning tortishish xususiyatlariga ta'sir qiladi. yadro. Shunday qilib, neytronlarning moddaning xususiyatlariga bilvosita ta'siri mavjud, ammo bu juda ahamiyatsiz.