1.2. Протонно-нейтронный состав ядер

Ядро состоит из протонов и нейтронов [3]. Протон (р) - нуклон с положительным зарядом, по абсолютному значению равный элементарному электрическому заряду. Нейтрон (n) - нуклон с нулевым электрическим зарядом и массой на 0,1% больше массы протона.

mp =	1,00728 а.е.м. =	1,672∙10-27 кг =	1836 м.е.;
mn =	1,00866 а.е.м. =	1,675∙10-27 кг =	1838 м.e.

Протон обладает механическим и собственным магнитным моментом (магнетон Бора)

,

1.6.

который имеет положительный знак и направлен в ту же сторону, что и спин. Измеренный собственный магнитный момент протона в 2,8 раза больше теоретического.

Нейтрон имеет магнитный момент, не имея электрического заряда.

Число нуклонов в ядре А равно сумме протонов и нейтронов:

А= (p +n)

1.7.

Заряд ядра Z выражают в единицах заряда электрона. Он равен количеству протонов в ядре, которое совпадает с порядковым номером элемента в периодической таблице. Значение Z одновременно обозначает:

1. Число протонов в атомном ядре;

2. Электрический заряд ядра;

3. Число электронов на всех оболочках атома;

4. Порядковый номер элемента в периодической таблице.

Химические свойства атома определяются зарядом ядра и не зависят от его массы.

Величины А и Z являются характеристиками ядра, определяющими его природу.

Согласно уравнению Эйнштейна, масса эквивалентна энергии

Е=mc2

1.8.

Массу ядра можно выразить вместо атомных единиц массы в единицах энергии, принимая, что 1 а.е.м.=1,4923∙10^-10 Дж=931,5 МэВ.

Расстояние от центра ядра, на котором помимо сил кулоновского отталкивания, начинают действовать специфические ядерные силы, вызывающие притяжение частицы к ядру есть его радиус. Ядра имеют размер 10^-15−10^-14 м, что на 4 – 5 порядков меньше размеров атома.

Полагая ядро сферическим, его радиус определится соотношением

R=r0·A1/3,

1.9

где А – число нуклонов в ядре, r₀ - постоянная величина равная (1,2-1,5)·10^-15 м.

Объем ядра приблизительно равен

1.10,

а плотность ядра является константой , т. е. плотности всех ядер примерно одинаковы. Это указывает на несжимаемость ядерного вещества и плотную упаковку нуклонов в ядре.

Разновидность атомов, ядра которых имеют определенное число нуклонов (протонов и нейтронов), называется нуклидом и записываются в виде:

;

;

;

;

.

Изотопные нуклиды (изотопы) имеют одинаковое число протонов, разное число нейтронов и одинаковое строение электронных оболочек, поэтому их химические свойства практически совпадают. Исключение составляют изотопы водорода (протий , дейтерий , тритий ), которые из-за большого относительного различия атомных масс существенно отличаются по физико-химическим свойствам.

Изотонами называют нуклиды с одинаковым числом нейтронов и разным числом протонов.

Изобарами называют нуклиды, ядра которых имеют разное число и протонов и нейтронов, но равное число нуклонов.