Физика (Атомная и ядерная физика)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF7_4_Атомные ядра Радиоактивность_mini

Общая характеристика атомного ядра

Протон p – устойчивая элементарная частица с массой покоя, равной 1,00758 а.е.м. (mp = 1,6726·10–24 г),

которая примерно в 1840 раз больше массы покоя электрона. Протон имеет один положительный элементарный электрический заряд, равный заряду электрона.

Атом водорода представляет собой ядро, содержащее один протон, вокруг которого вращается один электрон. Если «оторвать» этот электрон, то оставшаяся часть атома и будет протоном. Поэтому протон часто определяют как ядро водорода. По некоторым данным протон должен иметь период полураспада около 1030 лет.

Общая характеристика атомного ядра

Нейтрон n – электрически нейтральная частица, масса покоя которой равна 1,00898 а.е.м. (mn = 1,6749·10–24 г), т. е. она так же, как и у протона, примерно равна 1 а.е.м.

Сумму числа протонов (атомный номер, зарядовое число) Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым (ядерным) числом A:

A = Z + N

Числа протонов и нейтронов в стабильных ядрах

Изотопы

(Isotopes)

Изотопы – разновидности химических элементов, у которых ядра атомов отличаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и поэтому занимают одно и то же место в периодической

,системе элементов.

Изотопы – ядра с одинаковым зарядом (зарядовое число Z), но с разной массой (массовое число A), т. е. с одинаковым числом протонов, но с разным числом нейтронов.

Изотопы одного элемента отличаются отношением q/m.

Три изотопа кислорода

Изобары, изотоны и изомеры

(Isobars, isotones and isomers)

Изобары – ядра с одинаковым массовым числом A, но с различными числами Z.

Изотоны – атомные ядра разных элементов с одинаковым числом нейтронов N = A – Z, например: углерод и

,азот – в ядре первого 6 протонов и 7 нейтронов, в ядре второго 7 протонов и 7 нейтронов.

Изомеры – радиоактивные ядра с одинаковыми Z и A, отличающиеся периодом полураспада, например, имеется два изомера ядра брома, у одного из них период полураспада равен 18 мин., а у другого –

4,4 часа.

7.4.3. Химические символыолы элементов

•Химические символы элементов образуются (в большинстве случаев) от их латинских названий и содержат 1 или 2 буквы, которые всегда пишутся латинскими (печатными) буквами. Только для элементов с атомным номером больше, чем 103, систематический символ содержит 3 буквы. За символами не ставится точка за исключением конца фразы (I, U, Pa, Cl).

•Для определения нуклида можно добавлять к символу элемента в виде левого верхнего индекса массовое число. При желании может быть добавлен также атомный номер в качестве левого подстрочного индекса, хотя это делается редко. Если нет левого надстрочного индекса, то считается, что символ включает все изотопы природной смеси (14N, 12C, 13C ).

•Заряд иона обозначается правым верхним индексом, знак ставится после его абсолютной величины (которая может быть опущена, если равна единице).

7.4.4. Энергия связи; дефектфект массы

Энергия связи ядра – это энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны. Энергия связи нуклонов в ядре равна той работе, которую нужно совершить, чтобы разделить образующие ядро нуклоны и, не сообщая им кинетической энергии, удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых они практически не взаимодействуют друг с другом.

Дефект массы

(Mass defect)

Дефектом массы ядра ∆ называется величина, на которую уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра (разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра):

≡mp Z + mn N − mЯ

Отом, насколько велика энергия связи, можно судить по такому примеру: образование 4 г гелия сопровождается выделением такой же энергии, что и сгорание 1,5÷2 вагонов каменного угля.

7.4.5. Модели ядра

Составное ядро – теоретическая модель ядерной реакции при захвате ядром атома нейтрона, которая была разработана Бором в 1936 г. на основании исследований Энрико Ферми искусственной радиоактивности и легла в основу предложенной Френкелем капельной модели ядра.

Эта теория дала одно из основных теоретических объяснений экспериментальных исследований ядерных превращений, она удовлетворительно объясняет их при энергиях бомбардирующих частиц примерно до 50 МэВ и лежит в основе современных представлений о большой части ядерных реакций.