Тема: Состав атомных ядер. Открытие позитрона и нейтрона. Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи атомных ядер.

1. Состав атомных ядер

Изучение явления радиоактивности привело к открытию явления изотопии. Существование изотопов было установлено еще в 1910 году английским физиком Содди.

Для определения масс ядер атомов применяются масс-спектрографы и масс-спектрометры.

Атомное ядро любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих электрического заряда нейтронов.

Протон и нейтрон являются двумя зарядовыми состояниями ядерной частицы, называемой нуклоном.

Ядра атомов не имеют ярко выраженных границ, так как радиусы ядер атомов имеют условный характер, следствии того, что нуклоны, входящие в состав ядра, обладают волновыми свойствами.

Ядра, имеющие один и тот же заряд при различных массовых числах, называются изотопами.

Изотопы ядер данного химического элемента имеют разное число нейтронов в ядре.

Дробные значения атомных масс химических элементов объясняются тем, что в естественном состоянии химически чистые вещества представляют собой смесь изотопов в разных пропорциях.

Изотопы есть у всех химических элементов: вещество представляет собой смесь изотопов в определенной пропорции. У некоторых ядер есть только один стабильный изотоп, а остальные радиоактивные; начиная с z=84, все изотопы элементов радиоактивны.

Приме изотопы водорода, урана.

Разделить изотопы с помощью химического анализа нельзя, так как при химических реакциях происходит перестройка электронных оболочек, а ядра никаких изменений не испытывают.

Заряды одного и того же элемента равны и химические свойства изотопов одинаковы.

Для разделения изотопов используется свойство различной степени отклонения заряженных частиц от прямолинейного движения в магнитных и электрических полях в зависимости от их масс.

2 Ядерные силы

Силы, действующие между протоном и нейтроном в ядре и обеспечивающие существование устойчивых ядер, называются ядерными силами.

Механизм сильного взаимодействия между нуклонами состоит в том, что в ядре постоянно происходит превращение протона в нейтрон и нейтрона в протон.

Ядерные силы обладают следующими свойствами:

А) являются силами притяжения;

Б) являются силами короткодействующими, проявляются на малых расстояниях между нуклонами; обладают свойствами зарядовой независимости: эти сила действующие между двумя протонами, между двумя нейтронами и между протоном и нейтроном, одинаковы.

3 Дефект массы. Энергия связи атомных ядер. Энергетический выход ядерных реакций.

Дефект массы - это разность между суммарной массой нуклонов, не связанных между собой, когда они находятся в свободном состоянии и суммарной массой тех же нуклонов, связанных между собой в ядре.

Дефект массы возникает только в ядерных реакциях , происходящих с выделением энергии.

При образовании ядра или при слиянии ядер часть кинетической энергии протонов преобразуется в энергию электромагнитного излучения и в месте с этой энергией уносится и часть массы. .

Дефект массы ядра определяется по формуле: .

Энергия, которую необходимо сообщить ядру атома, чтобы разделить его на отдельные, не взаимодействующие между собой нуклоны, без сообщения им кинетической энергии, называются энергией связи ядра атома.

Энергия связи определяется по формулам:

Если дефект массы выражен в кг, то и выражен в Дж;

Если дефект массы выражен в а. е. м., то и выражен в МэВ.

Энергетическим выходом ядерной реакции называют разность энергии покоя ядер и частиц до реакции и после реакции.

Ядерные реакции могут происходить с выделением и поглощением энергии .

Вопросы для самопроверки:

1. Состав атомных ядер.

2. Что называется нуклоном?

3. Что называется изотопом?

4. Можно ли разделить изотопы с помощью химического анализа?

5. Какое свойство заряженных частиц применяют для разделения изотопов?

6. Какие силы называют ядерными силами?

7. Какими свойствами обладают ядерные силы?

8. Что такое дефект массы?

9. Что называется энергией связи атомного ядра?

10. Как найти дефект массы?

11. Как найти энергию связи?

12. Что называется энергетическим выходом ядерных реакций?