1. Строение атомного ядра. Изотопы, изотоны, изобары и нуклиды. Радиоактивность, виды радиоактивных превращений.

Атомное ядро состоит из электронов, протонов и нейтронов. Характеризуется двумя числами: количество протонов Z и количеством нейтронов A-Z (где A – массовое число).

Изотопы – атомы одного химического элемента, имеющие разное число нейтронов в ядре.

Изотоны – атомы, имеющие разное число протонов (являющиеся разными химическими элементами) , но одинаковое количество нейтронов.

Изобары – атомы, имеющие одинаковую массу (число A=Z+N), но являющиеся разными химическими элементами.

Нуклид – атом с определенным числом нейтронов и протонов.

Радиоактивность – способность ядра спонтанно изменять состав (заряд Z, массовое число A) путем испускания элементарных частиц.

Радиоактивные нуклиды испытывают 4 процесса превращений:

- Альфа-распад, при котором из ядра испускается альфа-частица (ядро атома ).

Распад происходит по правилу:

- Бета-минус-распад, при котором из ядра испускается электрон и антинейтрино

Распад происходит по правилу:

- Бета-плюс-распад, при котором из ядра испускается позитрон и нейтрино

Распад происходит по правилу:

- К-захват, при котором один из протонов ядра захватывает орбитальный электрон с K-оболочки и превращается в нейтрон, испуская электронное нейтрино. Заряд ядра при этом уменьшается на единицу.

2. Ядерные силы. Энергия связи нуклонов. Устойчивость атомных ядер.

Ядерные силы – проявление сильного взаимодействия, которое действует в пределах атомных ядер и отвечает за притяжение между нуклонами в ядрах.

Энергия связи – разность между полной энергией связанного состояния системы частиц и энергией состояния, в котором эти частицы бесконечно удалены друг от друга и находятся в состоянии покоя.

, где – энергия связанного состояния, а – полная энергия i-ого компонента в несвязанном состоянии.

Зависимость энергии связи на нуклон к количеству нуклонов в ядре

Устойчивость атомных ядер существенно зависит от параметра (A-Z)/Z, отношения числа нейтронов и протонов. Ядра легких нуклидов наиболее устойчивы, когда это соотношение равно 1, а у наиболее тяжелых – 1,5

Зависимость стабильности ядра от соотношения (A-Z)/Z

Также, четность чисел A-Z и Z влияет на стабильность ядра, четные числа увеличивают стабильность, нечетные понижают.

3.Ядерные реакции. Механизм протекания ядерных реакций.

Ядерная реакция — процесс образования новых ядер или частиц при столкновениях ядер или частиц. Впервые ядерную реакцию наблюдал Резерфорд в 1919 году, бомбардируя альфа-частицами ядра атомов азота.

Двухстадийный механизм составного ядра:

Нейтрон, поглощаемый ядром, образует возбужденное ядро, а дальше испускает либо такую же частицу, либо иную, и в зависимости от испускаемой частицы происходит та или иная реакция.

Изменения, происходящие в ядре называются каналом реакции и обозначаются (a,b), где a – бомбардирующая частица, а b – испускаемая.

Если испускается n почти не изменившейся энергии, то такой канал реакции (n,n)- упругое рассеяние.

Если энергия испущенного n сильно изменяется, то канал реакции (n,n’)- неупругое рассеяние.

Если n остается, а испускается гамма-квант, то такой канал реакции (n,γ).

По аналогии каналы: (n,2n), (n,α), (n,p), (n,f) – реакция деления.