III. Строение атома:
Сразу же после открытия нейтрона российский ученый Д. Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении атомных ядер, которая полностью подтвердилась последующими исследованиями.
Протоны и нейтроны называют нуклонами.
Протонно – нейтронная модель ядра:
Ядро состоит из двух сортов нуклонов (нуклос – ядро):протонов (p) и
нейтронов (n):
1) количество протонов в ядре Z называют зарядовым числом или атомным номером, совпадает с порядковым номером элемента и равно числу электронов в атоме => атом нейтрален;
2) количество нейтронов в ядре N находится как разность всей массы – массового числа А и массы протонов.
Из 1) и 2) => А=Z+N
Ядра
химических элементов обозначают
символом
,
где X
– химический символ элемента.
Например:
–
водород,
–
гелий,
–
кислород,
–
углерод,
–
уран.
Пример:
Ядра одного и того же химического элемента отличающиеся числом нейтронов - изотопы (обладают одинаковыми химическими свойствами, но отличаются физическими свойствами - радиоактивностью).
IV. Особенности взаимодействия нуклонов:
Для того, чтобы атомные ядра были устойчивыми, протоны и нейтроны должны удерживаться внутри ядер огромными силами, во много раз превосходящими силы кулоновского отталкивания протонов. Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными – "гиганты с короткими руками". Они представляют собой проявление самого интенсивного из всех известных в физике видов взаимодействия – так называемого сильного взаимодействия.
Ядерные силы примерно в 100 раз превосходят электростатические силы и на десятки порядков превосходят силы гравитационного взаимодействия нуклонов. Важной особенностью ядерных сил является их короткодействующий характер. Ядерные силы заметно проявляются, как показали опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц, лишь на расстояниях порядка размеров ядра (10–12–10–13 см). На больших расстояниях проявляется действие сравнительно медленно убывающих кулоновских сил.
На основании опытных данных можно заключить, что протоны и нейтроны в ядре ведут себя одинаково в отношении сильного взаимодействия, т. е. ядерные силы не зависят от наличия или отсутствия у частиц электрического заряда.
В ядре находятся протоны (e+) => они должны отталкиваться электрическими
силами, но ядро стабильно => нуклоны в ядре удерживаются ядерными силами
(не гравитационные – слабые, т.к. масса нуклонов мала) – «гиганты с короткими руками».
Свойства ядерных сил:
1. Самые мощные силы природы (в сотни
раз больше электромагнитных сил) =>
взаимодействие нуклонов – сильное
взаимодействие.
2. Они носят короткодействующий характер
(R действия соизмерим с R ядра:
R ядра≈ 10-12- 10-13см).
3. Обеспечивают притяжением нуклонов
друг с другом, независимо от наличии
заряда.
4. Взаимодействие нуклонов осуществляется
путем испускания и поглощения
квантов "ядер" поля π – мезонами (вокруг
каждого нуклона существует мезонная
"шуба": π+, π-, π0 – пионы).