Энергия связи. Дефект массы.
Энергия связи (для данного состояния системы) — разность между полной энергией связанного состояния системы тел или частиц и энергией состояния, в котором эти тела или частицы бесконечно удалены друг от друга и находятся в состоянии покоя:
Для системы, состоящей из бесконечно удалённых покоящихся частиц энергию связи принято считать равной нулю, т.е. при образовании связанного состояния энергия выделяется. Энергия связи равна минимальной работе, которую необходимо затратить, чтобы разложить систему на составляющие её частицы и характеризует стабильность системы: чем выше энергия связи, тем система стабильнее.
Для валентных электронов (электронов внешних электронных оболочек) нейтральных атомов в основном состоянии энергия связи совпадает с энергией ионизации, для отрицательных ионов - со сродством к электрону.
Энергии химической связи двухатомной молекулы соответствует энергия её термической диссоциации составляет порядка сотен кДж/моль.
Энергия связи адронов атомного ядра определяется сильным взаимодействием. Для легких ядер она составляет ~0.8 МЭв на нуклон.
Дефе́кт ма́ссы — разность между массой покоя атомного ядра данного изотопа, выраженной в атомных единицах массы, и массовым числом данного изотопа. В современной науке для обозначения этой разницы пользуются термином избыток массы. Как правило, избыток массы выражается в кэВ. ( Советская номенклатура)
Дефе́кт ма́ссы (англ. mass defect) — разность
между суммой масс покоя нуклонов,
составляющих ядро данного нуклида, и
массой покоя атомного ядра этого нуклида,
выраженная в атомных единицах массы.
Обозначается обычно
(
Зарубежная номенклатура)
Согласно соотношению Эйнштейна дефект массы и энергия связи нуклонов в ядре эквивалентны:
где Δm — дефект массы и с — скорость света в вакууме.
Дефект массы характеризует устойчивость ядра.
Дефект массы, отнесённый к одному нуклону, называется упаковочным множителем.
Периодический закон. Порядковый номер элемента.
Периодический закон — фундаментальный закон природы, открытый Д. И. Менделеевым в 1869 году при сопоставлении свойств известных в то время химических элементов и величин их атомных масс.
«Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов».
Порядковый номер элемента.
Уже из опытов Резерфорда следовало, что заряд ядра численно равен порядковом номеру элемента в периодической системе.
Это было подтверждено Г. Мозли, установившем в 1913 г. простую связь между длинами волн определённых линий рентгеновского спектра и его порядковым номером, и Д. Чедвиком, с большой точнотью определившим в 1920 г. заряды атомных ядер ряда элементов по рассеиванию - частиц.
Был установлен физический смысл порядкового номера элемента в периодической системе: порядковый номер оказался важнейшей константой элемента, выражающей положительный заряд ядра его атома. Из электро-нейтральности атома следует, что и число вращающихся вокруг ядра электронов равно порядковому номеру элемента.
Это открытие дало новое обоснование расположению элементов в периодической системе. Вместе с тем оно устраняло и кажущиеся противоречия в системе Менделеева – положение некоторых элементов с большей атомной массой впереди элементов с меньшей атомной массой (теллур и иод, аргон и калий, кобальт и никель). Оказалось, что противоречия здесь нет, так как место элемента в системе определяется зарядом атомного ядра. Было экспериментально установлено, что заряд атома теллура равен 52, а атома иода – 53, поэтому теллур, несмотря на большую атомную массу, должен стоять до иода.
Итак, заряд атомного ядра является той основной величиной, от которой зависят свойства элемента и его положение в периодической системе. Поэтому периодический закон Менделеева в настоящее время можно сформулировать следующим образам:
Современная формулировка:
Свойства элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов.