Ядерна модель будови атомів. Закон Мозлі. Атомні ядра, їх склад. Ізотопні та ізобарні ядра.
У 1911 році Е. Резерфорд при проведенні дослідів з α- частинками з’ясував, що крім електронів, кожний атом містить іншу частинку, яку називають ядром атома. Він запропонував ядерну (планетарну) модель атома, згідно з якою атом складається з позитивно зарядженого ядра, дуже малого за розмірами, в якому зосереджена майже вся його маса. Навколо ядра обертаються електрони, як планети навколо сонця.
Експериментальні факти підтвердили складність будови атома і показали, що атом складається з негативно заряджених частинок – електронів та позитивно зарядженого ядра. Згідно з теорією атомне ядро складається з протонів і нейтронів. Ці частинки мають спільну назву – нуклони. Протони, нейтрони, так само як і електрони, належать до елементарних частинок. Протон p– це частинка з відносною масою приблизно рівною одиниці і відносним зарядом +1. Нейтрон n– це електронейтральна частинка з відносною масою приблизно рівною одиниці.
Число протонів у ядрі Z визначає позитивний заряд ядра, який дорівнює порядковому номеру елемента. Тому порядковий номер елемента називається його протонним числом..
З’ясуємо, як, користуючись положенням хімічного елемента в періодичній системі, можна визначити число елементарних частинок (електронів, протонів і нейтронів) в атомі. Знайдемо в періодичній системі хімічний елемент Алюміній. Із запису в клітині визначаємо, що порядковий номер Алюмінію дорівнює 13, а відносна атомна маса 27. Отже, заряд ядра атома Алюмінію дорівнює +13. Ядро атома Алюмінію містить 13 протонів та 14 (27 – 13 = 14) нейтронів. Простір навколо ядра заповнюють 13 електронів.
Закон Мозлі - закон, що зв'язує частоту спектральних ліній характеристичного рентгенівського випромінювання атома хімічного елемента з його порядковим номером. Експериментально встановлено англійським фізиком Генрі Мозлі в 1913 році. Формулювання закону Мозлі: Згідно Закону Мозлі, корінь квадратний з частоти \ nu спектральної лінії характеристичного випромінювання елемента є лінійна функція його порядкового номера
:
де
R - постійна
Рідберга,
Sn
- постійна
екранування,
n
-
головне квантове
число. На
діаграмі
Мозлі
залежність
від
Z
являє собою
ряд
прямих
(К-,
L-,
М-і
т. д.
серії,
відповідні
значенням n
= 1,
2, 3,
...).
Закон
Мозлі
з'явився
незаперечним
доказом
правильності
розміщення
елементів у
періодичній системі
елементів Д. І.
Менделєєва і
сприяв
з'ясуванню
фізичного сенсу
Z.
Ізотопи - різновиди атомів (і ядер) якого хімічного елемента, які мають однаковий атомний номер, але при цьому різні масові числа . Назва пов'язана з тим, що всі ізотопи одного атома поміщаються в одне і те ж місце (в одну клітинку) таблиці Менделєєва. Хімічні властивості атома залежать від будови електронної оболонки, яка, в свою чергу, визначається в основному зарядом ядра Z (тобто кількістю протонів в ньому), і майже не залежать від його масового числа A (тобто сумарного числа протонів Z і нейтронів N) . Всі ізотопи одного елемента мають однаковий заряд ядра, відрізняючись лише кількістю нейтронів.
Ізобари це атомні ядра з однаковим числом нуклонів А, але різними числами протонів Z і нейтронів N.