Скачать + смотреть онлайн

видео 2022

бесплатно в хорошем качестве HD

Строго запрещено смотреть анал видео.

PhysBook
PhysBook
Представиться системе

A. Состав ядра

Материал из PhysBook

Состав ядра атома

После создания ядерной модели атома вопрос о составе атомного ядра стал одним из основных в ядерной физике. Из чего состоит атомное ядро? Какие силы удерживают составные части ядра друг возле друга? Какие превращения ядер возможны?

Ответы на эти вопросы физика смогла дать только по мере накопления сведений о различных свойствах ядер, в особенности сведений о заряде и массе ядра.

Заряд ядра qя = Ze (в СИ измеряется в кулонах). В единицах элементарного заряда заряд ядра равен Z. Массу ядра выражают обычно в атомных единицах массы. За атомную единицу массы (а.е.м) принята 1/12 массы атома углерода \(_6^{12}C\).

1 а.е.м. =\(\frac{1}{12 m_{0_{^{12}_6C} } }\)= 1,6605402 • 10-27 кг.

Так как масса электрона очень мала, то масса ядра атома приблизительно равна его атомной массе.

При точном измерении атомных масс всех изотопов было обнаружено, что массы изотопов, выраженные в а.е.м., близки к целым числам

Целое число, ближайшее к значению атомной массы, выраженной в а.е.м., называется массовым числом А.

Условились ядро обозначать химическим символом атома, которому оно принадлежит, с двумя индексами; вверху — массовое число, внизу — заряд в единицах элементарного заряда, называемый иногда зарядовым числом\[_Z^A X\].

Например, ядро атома кислорода \(_8^{16}O\), углерода \(_6^{12}C\).

Исследования показали, что атомные массы изотопов тем ближе к целым числам, чем легче изотоп, т.е. чем меньше атомная масса. Это навело на мысль, что ядро состоит из частиц, атомные массы которых близки к 1. Поскольку этому условию хорошо удовлетворяло ядро атома водорода (атомная масса \(\approx\)1,008 а.е.м.), то предположили, что в состав всех ядер входит ядро водорода — протон.

\(_1^1 H = _1^1 p\) — протон — элементарная частица, заряд которой положителен и равен элементарному заряду + е = +1,6 • 10-19 Кл, масса mp = 1,6726 • 10-27 кг = 1,00728 а.е.м. \(\approx\) 1 а.е.м.

В 1919 г. Э. Резерфорд и П. М. С. Блеккет, осуществив первую ядерную реакцию, на опыте обнаружили протон. При захвате \(~\alpha\)-частицы ядро азота превращалось в составное ядро фтора \(_9^{18}F\), которое находилось в возбужденном состоянии и в течение 10-16 — 10-12 с превращалось в конечное ядро изотопа кислорода \(_8^{17}O\), при этом выделялся протон:

\(_7^{14}N + ^4_2He \to \left(^{18}_9F \right)^* \to _8^{17}O + _1^1p.\)

Если бы в состав ядер сходили только протоны, то заряд ядра, выраженный в элементарных зарядах, был бы численно равен массе ядра, выраженный в атомных единицах массы.

Было обнаружено, что массы всех атомов, кроме \(_1^1Н\), выраженные в а.е.м., превышают численно заряды их ядер, выраженные в единицах элементарного заряда\[~A>Z,\] причем по мере увеличения Z это различие возрастает. Из этого следовало, что протоны не могут быть единственными частицами, составляющими ядро.

В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что в ядрах атомов имеются какие-то электрически нейтральные частицы с массой, приблизительно равной массе протона. В 1932 г. сотрудник Резерфорда Дж. Чедвик обнаружил их на опыте, бомбардируя атомы бериллия \(~\alpha\)-частицами. Эту частицу назвали нейтроном \(_1^1n.\) Нейтрон — элементарная частица, заряд которой равен 0, а масса близка к массе протона mp= 1,6749 • 10-27 кг = = 1,00866 а.е.м. \(\approx\) 1 а.е.м.

\(_4^9Be + _2^4He \to \left( _6^{13}C \right)^* \to _6^12C + _0^1n.\)

Вскоре после открытия нейтрона в 1934 г. советский ученый Д. И. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг независимо друг от друга предложили протонно-нейтронную модель ядра, согласно которой атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (их общее название — нуклоны). Число протонов в ядре равно Z — зарядовому числу, которое равно порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева. Так как атом в целом нейтрален, то число Z определяет одновременно и число электронов в атоме, и их распределение по оболочкам, так как это распределение зависит от их общего числа. Массовое число А определяет общее число нуклонов. Следовательно, число нейтронов в ядре равно N=A-Z.

Если проследить за распределением числа протонов Z и нейтронов N в ядрах различных элементов периодической таблицы Менделеева, то можно заметить, что для ядер элементов вплоть до середины таблицы число нейтронов примерно равно числу протонов, так что \(\frac{A-Z}{Z}= 1.\) По мере утяжеления ядер количество нейтронов возрастает и в конце таблицы \(\frac{A-Z}{A} = 1,6.\)


Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 609-610.

Смотреть HD

видео онлайн

бесплатно 2022 года