ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Нуклони. Заряд і масове число. Ізотопи

До 1932 року чіткого розуміння структури ядра не було. Були різні варіанти (ядро складалось із протонів та електронів; тільки з протонів та ін.), але розрахунки показали, що в дійсності ядро було набагато важче.

У 1932 році англійський вчений Д. Чедвік відкрив нейтрон. При бомбардуванні берилію α-частинками був одержаний ізотоп вуглецю. Було виявлено якесь сильне випромінювання, нейтральне, з великою проникною здатністю. Це були окремі частинки, які згодом назвали нейтронами:

.

Після відкриття нейтрону радянський фізик Іванов і незалежно від нього Гейзенберг запропонували протонно-нейтронну модель ядра. Ядро складалося з протонів і нейтронів. Але при цьому не було згадано про те, яким чином розташовуються в ядрі протони і нейтрони.

Протон (р) – позитивно заряджена частинка. Заряд (q), маса (m), радіус (r), час життя (t), магнітний момент (р), спін (s), наведені нижче:

( ),

,

,

,

,

.

У кожному ядрі мало б міститися стільки протонів, скільки електронів в атомі, і це забезпечувало електронейтральність атома.

Для опису магнітних характеристик нуклонів і ядер користують­ся ядерним магнетоном (у 1836 разів меншим від магнетону Бора):

.

Нейтрон (n) – нейтральна частинка. Характеристики наведені нижче:

,

,

,

,

,

.

Хоча нейтрон позбавлений заряду, все ж він має магнітний момент, що дорівнює – 1,91 ядерних магнетонів. Знак мінус тут вказує, що за напрямом магнітний момент протилежний спіну нейтрона.

У вільному стані нейтрон нестійкий і самовільно розпадається (період піврозпаду Т = 12 хв): випромінюючи β-частинку і антинейтрино, він перетворюється у протон.

 

Властивості ядра

Число, яке є найближчим до атомної маси (таблиця Менделєєва) в атомних одиницях маси називається масовим числом (А). Пишеться у верхньому індексі.

Зарядне число визначає заряд ядра в одиницях заряду електрона, тобто показує кількість протонів в ядрі (та кількість електронів в атомі). Пишеться у нижньому індексі:

.

Протони і нейтрони називають ще нуклонами.

Масове число – число нуклонів у ядрі:

(кількість нейтронів).

Протонно-нейтронна теорія будови ядра добре узгоджується з дослідними даними.

Як було показано, маси протона і нейтрона дуже мало відрізняються від атомної одиниці маси. Тому відповідно до системи елементів Д. І. Менделєєва, за протонно-нейтронною теорією, порядковий номер елемента Z визначає число протонів в ядрі атома, а масове число А – сумарну кількість протонів і нейтронів ядра; (А – Z) – число нейтронів у ядрі. Як складові частинки ядра протони і нейтрони виявляють у численних ядерних реакціях поділу і синтезу.

Звичайно, в самовільних і штучних поділах ядер спостерігаються також потоки електронів, позитронів, мезонів, нейтрино і антинейтрино. Маса β-частинки (електрона або позитрона) в 1836 разів менша від маси нуклона. Мезони – позитивні, негативні і нульові частинки за величиною маси займають проміжне місце між β-частинками і нуклонами; час життя їх дуже малий (мільйонні і менші долі секунди). Нейтрино і антинейтрино – елементарні частинки, масу спокою їх беруть такою, що дорівнює нулю. Проте електрони, позитрони і мезони не можуть бути складовими частинками ядра. Ці легкі частинки не можуть бути локалізованими в такому малому об'ємі, яким є ядро з радіусом м. Для доведення цього обчислимо енергію електричної взаємодії, наприклад, електрона з позитроном чи протоном в ядрі:

.

і порівняємо її з власною енергією електрона:

.

Оскільки енергія зовнішньої взаємодії перевищує власну енергію електрона, то він не може існувати і зберігати свою індивідуальність, в умовах ядра він буде зруйнований. Зовсім інше становище у нуклонів, їхня власна енергія понад 900 МеВ, тому в ядрі вони можуть існувати і зберігати свою індивідуальність.

Різними методами встановлено, що радіус ядра з достатньою точністю можна визначати за формулою:

,

де А – число нуклонів у ядрі.

Визначивши об'єм ядра, маємо:

.

Об'єм ядра прямопропорційний числу нуклонів. Інакше кажучи, в усіх ядрах на один нуклон припадає однаковий об'єм; цим самим ядра уподібнюються до нестисливої рідини. Густина ядерної речовини:

.

Значна густина ядерної речовини є також ознакою величезних сил взаємодій між нуклонами.

Легкі частинки випромінюються з ядер у процесі переходів їх з одного стану в інший.

Існують ядра, які мають однакове зарядове число, але різне масове число. Такі елементи повинні знаходитись в одній клітинці періодичної системи.

Елементи, які мають однакове зарядне число і різне масове число, називаються ізотопами:

– дейтерій, – тритій.


© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти