« Физика - 11 одделение“
Структурата на атомското јадро. Нуклеарни сили
Веднаш откако неутронот беше откриен во експериментите на Чадвик, Советски физичарД. Д. Иваненко и германскиот научник В. Хајзенберг во 1932 година предложија протон-неутронски модел на јадрото.
Тоа беше потврдено со последователни студии за нуклеарни трансформации и сега е општо прифатено.
Протон-неутронски модел на јадрото
Според протонско-неутронскиот модел, јадрата се состојат од елементарни честичкидва вида - протони и неутрони.
Бидејќи атомот како целина е електрично неутрален, а полнежот на протонот е еднаков на модулот на полнежот на електронот, бројот на протони во јадрото е еднаков на бројот на електрони во атомската обвивка.
Според тоа, бројот на протони во јадрото е еднаков на атомскиот број на елементот Зво периодичниот систем на елементи од Д.И. Менделеев.
Збирот на бројот на протони Зи број на неутрони Нво јадрото се нарекува масен броји се означува со буквата А:
A = Z + N
Масите на протонот и неутронот се блиску една до друга и секоја од нив е приближно еднаква на единицата за атомска маса.
Масата на електроните во атомот е многу помала од масата на неговото јадро.
Според тоа, масениот број на јадрото е еднаков на релативната атомска маса на елементот заокружен на цел број.
Броевите на масата може да се одредат со приближно мерење на масата на јадрата со помош на инструменти кои не се многу прецизни.
Изотопите се јадра со иста вредност З, но со различни масовни броеви Ат.е. со различен број на неутрони Н.
Бидејќи јадрата се многу стабилни, протоните и неутроните мора да се држат внатре во јадрото со некои сили, а притоа и многу силни.
не е гравитационите силикои се премногу слаби.
Стабилноста на јадрото не може да се објасни ниту со електромагнетни сили, бидејќи електричното одбивање функционира помеѓу исто наелектризираните протони.
И неутроните немаат електричен полнеж.
Тоа значи дека меѓу нуклеарните честички - протони и неутрони, тие се нарекуваат нуклеони- таму се повикани специјалци нуклеарни сили.
Кои се главните својства на нуклеарните сили? Нуклеарните сили се приближно 100 пати поголеми од електричните (Куломови) сили.
Овие се најмногу моќни силина сите постојни во природата.
Затоа, интеракциите на нуклеарните честички често се нарекуваат силни интеракции.
Силните интеракции се манифестираат не само во интеракциите на нуклеоните во јадрото.
Ова е посебен вид на интеракција својствена за повеќето елементарни честички заедно со електромагнетните интеракции.
Друга важна карактеристика на нуклеарните сили е нивното кратко траење.
Електромагнетните сили слабеат релативно бавно со зголемување на растојанието.
Нуклеарните сили забележливо се манифестираат само на растојанија еднакви на големината на јадрото (10-12-10-13 cm), што веќе беше прикажано со експериментите на Радерфорд за расејување на α-честички од атомските јадра.
Сè уште не е развиена целосна квантитативна теорија за нуклеарните сили.
Значителен напредок во неговиот развој е постигнат неодамна - во последните 10-15 години.
Јадрата на атомите се состојат од протони и неутрони. Овие честички се држат во јадрото со нуклеарни сили.
Изотопи
Проучувањето на феноменот на радиоактивност доведе до важно откритие: природата на атомските јадра беше разјаснета.
Како резултат на набљудување на огромен број радиоактивни трансформации, постепено беше откриено дека постојат супстанции кои се идентични по нивните хемиски својства, но имаат сосема различни радиоактивни својства (односно, различно се распаѓаат).
Тие не можеа да се разделат со ниту еден од познатите хемиски методи.
Врз основа на тоа, Соди во 1911 година ја предложи можноста за постоење на елементи со исти хемиски својства, но се разликуваат, особено, во нивната радиоактивност.
Овие елементи мора да се стават во истата ќелија периодниот систем D. I. Менделеев.
Ги повика Соди изотопи(т.е. зафаќање на истите места).
Претпоставката на Соди доби брилијантна потврда и длабока интерпретација една година подоцна, кога Џ.
Тој открил дека неонот е мешавина од два вида атоми.
Повеќето од нив имаат релативна маса од 20.
Но, постои мал дел од атоми со релативна атомска маса од 22.
Како резултат на тоа, релативната атомска маса на смесата беше земена на 20,2.
Атомите кои имаат исти хемиски својства се разликуваат по маса.
И двата типа неонски атоми, природно, заземаат исто место во табелата на Д.И. Менделеев и, според тоа, се изотопи.
Така, изотопите може да се разликуваат не само во нивните радиоактивни својства, туку и во масата.
Затоа изотопите имаат исти полнежи на атомските јадра, што значи број на електрони во обвивките на атомите и, следствено, Хемиски својстваизотопите се исти.
Но, масите на јадрата се различни.
Покрај тоа, јадрата можат да бидат и радиоактивни и стабилни.
Разликата во својствата на радиоактивните изотопи се должи на фактот што нивните јадра имаат различни маси.
Сега е утврдено постоење на изотопи за повеќето хемиски елементи.
Некои елементи имаат само нестабилни (т.е. радиоактивни) изотопи.
Најтешкиот елемент што постои во природата - ураниум (релативни атомски маси 238, 235, итн.) и најлесниот - водород (релативни атомски маси 1, 2, 3) имаат изотопи.
Водородните изотопи се особено интересни, бидејќи тие се разликуваат по маса за 2 и 3 пати.
Се нарекува изотоп со релативна атомска маса од 2 деутериум.
Тој е стабилен (т.е. не е радиоактивен) и се појавува како мала нечистотија (1:4500) во обичниот водород.
Кога деутериумот се комбинира со кислород, се формира таканаречена тешка вода.
Таа физички својствазначително различен од својствата на обичната вода.
При нормален атмосферски притисок, врие на 101,2 °C и замрзнува на 3,8 °C.
Се нарекува изотоп на водород со атомска маса 3 тритиум.
Тој е β-радиоактивен и има полуживот од околу 12 години.
Постоењето на изотопи докажува дека полнежот на атомското јадро не ги одредува сите својства на атомот, туку само неговите хемиски својства и оние физички својства кои зависат од периферијата. електронска обвивка, на пример големината на атом.
Масата на атомот и неговите радиоактивни својства не се одредуваат со серискиот број во табелата на Д.И. Менделеев.
Вреди да се одбележи дека при прецизното мерење на релативните атомски маси на изотопи, се покажа дека тие се блиску до цели броеви.
Но, атомските маси на хемиските елементи понекогаш многу се разликуваат од цели броеви.
Така, релативната атомска маса на хлорот е 35,5.
Ова значи дека во својата природна состојба, хемиски чистата супстанција е мешавина од изотопи во различни пропорции.
(Приближниот) интегритет на релативните атомски маси на изотопи е многу важен за разјаснување на структурата на атомското јадро.
Повеќето хемиски елементи имаат изотопи.
Обвиненијата на атомските јадра на изотопи се исти, но масите на јадрата се различни.
ВО крајот на XIX- на почетокот на 20 век, физичарите докажаа дека атомот е сложена честичка и се состои од поедноставни (елементарни) честички. Откриени се:
· катодни зраци (англиски физичар J. J. Thomson, 1897), чии честички се нарекуваат електрони e - (носат единствен негативен полнеж);
· природна радиоактивност на елементите (француски научници - радиохемичари А. Бекерел и М. Склодовска-Кири, физичар Пјер Кири, 1896) и постоење на α-честички (јадра на хелиум 4 He 2 +);
· присуство на позитивно наелектризирано јадро во центарот на атомот (англиски физичар и радиохемичар Е. Радерфорд, 1911);
· вештачка трансформација на еден елемент во друг, на пример азот во кислород (E. Rutherford, 1919). Од јадрото на атом на еден елемент (азот - во експериментот на Радерфорд), при судир со α-честичка, се формирало јадрото на атом на друг елемент (кислород) и нова честичка, носејќи единечно позитивно полнење и се нарекува протон (p +, 1H јадро)
· присуство во јадрото на атом на електрично неутрални честички - неутрони n 0 (англиски физичар Џ. Чадвик, 1932). Како резултат на истражувањето, беше откриено дека атомот на секој елемент (освен 1H) содржи протони, неутрони и електрони, со протони и неутрони концентрирани во јадрото на атомот, а електрони на неговата периферија (во електронската обвивка) .
Електроните обично се означуваат на следниов начин: e − .
Електроните e се многу лесни, речиси бестежински, но имаат негативен електричен полнеж. Тоа е еднакво на -1. Електричната струја што сите ја користиме е поток од електрони што течат во жици.
Неутроните се означени на следниов начин: n 0, а протоните како што следува: p +.
Неутроните и протоните се речиси идентични по маса.
Бројот на протони во јадрото е еднаков на бројот на електрони во обвивката на атомот и одговара на серискиот број на овој елемент во Периодниот систем.
Атомско јадро
Централниот дел на атомот, во кој е концентриран најголемиот дел од неговата маса и чија структура го одредува хемискиот елемент на кој припаѓа атомот.
Атомското јадро се состои од нуклеони - позитивно наелектризирани протони стр + и неутрални неутрони n 0, кои се меѓусебно поврзани преку силна интеракција. Атомското јадро, кое се смета како класа на честички со одреден број на протони и неутрони, често се нарекува нуклеид.
Бројот на протони во јадрото се нарекува негов број на полнење Z - овој број е еднаков на атомскиот број на елементот на кој атомот му припаѓа во периодниот систем.
Бројот на неутрони во јадрото се означува со буквата N, а бројот на протони со буквата Z. Овие бројки се поврзани едни со други со едноставен сооднос:
Вкупниот број на нуклеони во јадрото се нарекува негов масен број A = N + Z и е приближно еднаков на просечната маса на атомот прикажана во периодниот систем.
Атомските јадра со ист број на протони и различен број на неутрони се нарекуваат изотопи.
Многу елементи имаат еден природен изотоп, на пример, Be, F, Na, Al, P, Mn, Co, I, Au и некои други. Но, повеќето елементи имаат два или три најстабилни изотопи.
На пример:
Атомските јадра со ист број на неутрони, но различен број на протони се нарекуваат изотони.
Атоми на различни елементи со исти атомска маса-Асе нарекуваат изобари.
Карактеристика на радиоактивната контаминација, за разлика од контаминацијата со други загадувачи, е тоа што не е самиот радионуклид (загадувач) кој има штетно влијание врз луѓето и објектите на животната средина, туку зрачењето од кое тој е извор.
Сепак, постојат случаи кога радионуклид е токсичен елемент. На пример, по несреќа во Нуклеарна централа ЧернобилВ животната срединаплутониум 239, 242 Pu беа ослободени со честички од нуклеарно гориво. Покрај фактот што плутониумот е алфа емитер и претставува значителна опасност кога се внесува, самиот плутониум е токсичен елемент.
Поради оваа причина, се користат две групи квантитативни индикатори: 1) за проценка на содржината на радионуклиди и 2) за проценка на влијанието на зрачењето врз објектот.
Активност- квантитативна мерка за содржината на радионуклиди во анализираниот објект. Активноста се одредува според бројот на радиоактивни распаѓања на атомите по единица време. Единицата за активност на SI е Бекерел (Bq) еднаква на едно распаѓање во секунда (1Bq = 1 распаѓање/с). Понекогаш се користи несистемска единицамерења на активност - Кири (Ci); 1Ci = 3,7 × 1010 Bq.
Доза на зрачење- квантитативна мерка за влијанието на зрачењето врз објектот.
Поради фактот што влијанието на зрачењето врз објектот може да се процени на различни нивоа: физичко, хемиско, биолошко; на ниво на поединечни молекули, клетки, ткива или организми итн., се користат неколку видови дози: апсорбиран, ефективен еквивалент, изложеност.
За да се процени промената на дозата на зрачење со текот на времето, се користи индикаторот „стапка на доза“. Стапка на дозае односот доза-време. На пример, стапката на доза на надворешно зрачење од природни извори на зрачење во Русија е 4-20 μR/h.
Главниот стандард за луѓето - ограничување на главната доза (1 mSv/година) - е воведен во единици на ефективна еквивалентна доза. Постојат стандарди во единици на активност, нивоа на загадување на земјиштето, VDU, GGP, SanPiN итн.
Структурата на атомското јадро.
Атомот е најмалата честичка хемиски елемент, зачувувајќи ги сите негови својства. Според својата структура, атомот е комплексен систем, кој се состои од позитивно наелектризирано јадро со многу мала големина сместено во центарот на атомот (10 -13 cm) и негативно наелектризирани електрони кои ротираат околу јадрото во различни орбити. Негативниот полнеж на електроните е еднаков на позитивниот полнеж на јадрото, додека генерално излегува дека е електрично неутрален.
Атомските јадра се составени од нуклеони -нуклеарни протони ( З-број на протони) и нуклеарни неутрони (N - број на неутрони). „Нуклеарните“ протони и неутрони се различни од честичките во слободна состојба. На пример, слободниот неутрон, за разлика од оној врзан во јадрото, е нестабилен и се претвора во протон и електрон.
Бројот на нуклеоните Am (масен број) е збир од броевите на протоните и неутроните: Am = Z+N.
Протон -Елементарна честичка на кој било атом, има позитивен полнеж еднаков на полнежот на електрон. Бројот на електрони во обвивката на атомот се одредува според бројот на протони во јадрото.
неутрон -друг вид нуклеарни честички од сите елементи. Тој е отсутен само во јадрото на лесен водород, кој се состои од еден протон. Нема полнење и е електрично неутрален. Во атомското јадро, неутроните се стабилни, но во слободна состојба се нестабилни. Бројот на неутрони во јадрата на атомите на истиот елемент може да флуктуира, така што бројот на неутрони во јадрото не го карактеризира елементот.
Нуклеоните (протони + неутрони) се држат во атомското јадро со нуклеарни привлечни сили. Нуклеарните сили се 100 пати посилни од електромагнетните сили и затоа држат слично наелектризирани протони во јадрото. Нуклеарните сили се манифестираат само на многу кратки растојанија (10 -13 см), тие изнесуваат потенцијална енергијануклеарните врски, кои делумно се ослободуваат при одредени трансформации, се трансформираат во кинетичка енергија.
За атоми кои се разликуваат во составот на јадрото, се користи името „нуклиди“, а за радиоактивни атоми - „радионуклиди“.
Нуклидисе нарекуваат атоми или јадра со даден број на нуклеони и даден нуклеарен полнеж (ознака на нуклид A X).
Се нарекуваат нуклиди кои имаат ист број на нуклеони (Am = const). изобари.На пример, нуклидите 96 Sr, 96 Y, 96 Zr припаѓаат на низа изобари со број на нуклеони Am = 96.
Нуклиди кои имаат ист број на протони (Z = const), се нарекуваат изотопи.Тие се разликуваат само по бројот на неутрони, па затоа припаѓаат на истиот елемент: 234 U , 235 U, 236 U , 238 У .
Изотопи- нуклиди со ист број на неутрони (N = Am -Z = const). Нуклиди: 36 S, 37 Cl, 38 Ar, 39 K, 40 Ca припаѓаат на низа изотопи со 20 неутрони.
Изотопите обично се означуваат во формата Z X M, каде што X е симбол на хемискиот елемент; M е масениот број еднаков на збирот на бројот на протони и неутрони во јадрото; Z е атомски број или полнење на јадрото, еднаков на бројот на протони во јадрото. Бидејќи секој хемиски елемент има свој постојан атомски број, тој обично се испушта и се ограничува само на пишување на масениот број, на пример: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr итн.
Атомите на јадрото кои имаат ист масен број, но различни полнежи и, следствено, различни својства се нарекуваат „изобари“, на пример, еден од изотопите на фосфор има масен број од 32 - 15 P 32, еден од изотопите сулфурот има ист масен број - 16 S 32.
Нуклидите можат да бидат стабилни (ако нивните јадра се стабилни и не се распаѓаат) и нестабилни (ако нивните јадра се нестабилни и подлежат на промени кои на крајот доведуваат до зголемување на стабилноста на јадрото). Се нарекуваат нестабилни атомски јадра кои можат спонтано да се распаѓаат радионуклиди.Феноменот на спонтано распаѓање на јадрото на атомот, придружено со емисија на честички и (или) електромагнетно зрачење, повикан радиоактивност.
Како резултат на радиоактивното распаѓање, може да се формираат и стабилен и радиоактивен изотоп, кој пак спонтано се распаѓа. Ваквите синџири на радиоактивни елементи поврзани со низа нуклеарни трансформации се нарекуваат радиоактивни семејства.
Во моментов, IUPAC (Меѓународна унија за чиста и применета хемија) официјално именуваше 109 хемиски елементи. Од нив, само 81 имаат стабилни изотопи, од кои најтежок е бизмутот (З= 83). За останатите 28 елементи, познати се само радиоактивни изотопи, со ураниум (U~ 92) е најтешкиот елемент пронајден во природата. Најголемиот природен нуклид има 238 нуклеони. Севкупно, сега е докажано постоењето на околу 1.700 нуклиди од овие 109 елементи, а бројот на изотопи познати за поединечни елементи се движи од 3 (за водород) до 29 (за платина).
Долго пред да се појават веродостојни податоци за внатрешната структура на сите нешта, грчките мислители ја замислувале материјата во форма на ситни огнени честички кои биле во постојано движење. Веројатно оваа визија за светскиот поредок на нештата е изведена од чисто логични заклучоци. И покрај одредена наивност и апсолутен недостаток на докази за оваа изјава, се покажа дека е вистина. Иако научниците успеаја да ја потврдат оваа смела претпоставка само дваесет и три века подоцна.
Атомска структура
На крајот на 19 век, биле истражени својствата на цевката за празнење низ која се пренесувала струја. Набљудувањата покажаа дека во овој случај се испуштаат две струи на честички:
Негативните честички на катодните зраци биле наречени електрони. Последователно, во многу процеси беа откриени честички со ист сооднос полнеж-маса. Се чинеше дека електроните се универзални компоненти различни атоми, прилично лесно се одвојува кога е бомбардиран од јони и атоми.
Честичките кои носат позитивен полнеж биле претставени како фрагменти од атоми откако изгубиле еден или повеќе електрони. Всушност, позитивните зраци беа групи на атоми без негативни честички и, како резултат на тоа, имаа позитивен полнеж.
Модел на Томпсон
Врз основа на експериментите, беше откриено дека позитивните и негативните честички ја претставуваат суштината на атомот и се негови компоненти. Англискиот научник Џ. Томсон ја предложи својата теорија. Според неговото мислење, структурата на атомот и атомското јадро биле еден вид маса во која негативните полнежи биле исцедени во позитивно наелектризирана топка, како суво грозје во кекс. Надоместокот за полнење го направи „капкејкот“ електрично неутрален.
Радерфорд модел
Младиот американски научник Радерфорд, анализирајќи ги трагите што ги оставиле алфа честичките, дошол до заклучок дека моделот на Томпсон е несовршен. Некои алфа честички беа отклонети под мали агли - 5-10 o. Во ретки случаи, алфа честичките се отклонувале под големи агли од 60-80 o, а во исклучителни случаи аглите биле многу големи - 120-150 o. Томпсоновиот модел на атомот не можеше да ја објасни разликата.
Предлага Радерфорд нов модел, објаснувајќи ја структурата на атомот и атомското јадро. Физиката на процесот вели дека атомот треба да биде 99% празен, со мало јадро и електрони кои ротираат околу него, движејќи се во орбити.
Тој ги објаснува отстапувањата при удари со фактот дека честичките на атомот имаат свои електрични полнежи. Под влијание на бомбардирањето на наелектризираните честички, атомските елементи се однесуваат како обични наелектризирани тела во макрокосмосот: честичките со исти полнежи се одбиваат една со друга, а оние со спротивни полнежи се привлекуваат.
Состојба на атомите
На почетокот на минатиот век, кога беа лансирани првите акцелератори на честички, чекаа сите теории кои ја објаснуваа структурата на атомското јадро и самиот атом. експериментална верификација. Во тоа време, интеракциите на алфа и бета зраците со атомите веќе беа темелно проучени. До 1917 година се веруваше дека атомите се или стабилни или радиоактивни. Стабилните атоми не можат да се поделат, а распаѓањето на радиоактивните јадра не може да се контролира. Но, Радерфорд успеа да го побие ова мислење.
Првиот протон
Во 1911 година, Е. Радерфорд ја изнесе идејата дека сите јадра се состојат од идентични елементи, чија основа е атомот на водород. Научникот беше поттикнат на оваа идеја од важен заклучок од претходните студии за структурата на материјата: масите на сите хемиски елементи се поделени без остаток со масата на водород. Новата претпоставка отвори невидени можности, овозможувајќи ни да ја видиме структурата на атомското јадро на нов начин. Нуклеарните реакции требаше да ја потврдат или побијат новата хипотеза.
Експериментите беа спроведени во 1919 година со атоми на азот. Бомбардирајќи ги со алфа честички, Радерфорд постигна неверојатен резултат.
Атомот N апсорбира алфа честичка, а потоа се претворил во атом на кислород O 17 и емитирал јадро на водород. Ова беше првата вештачка трансформација на атом од еден елемент во друг. Таквото искуство даде надеж дека структурата на атомското јадро и физиката на постоечките процеси овозможуваат да се извршат други нуклеарни трансформации.
Научникот го користел методот на блиц на сцинтилација во своите експерименти. Врз основа на фреквенцијата на блесоци, тој донел заклучоци за составот и структурата на атомското јадро, карактеристиките на создадените честички, нивната атомска маса и атомскиот број. Непознатата честичка беше именувана како протон од Радерфорд. Ги имаше сите карактеристики на атом на водород лишен од неговиот единствен електрон - единствен позитивен полнеж и соодветна маса. Така, докажано е дека протонот и јадрото на водородот се исти честички.
Во 1930 година, кога беа изградени и лансирани првите големи акцелератори, беше тестиран и докажан моделот на атомот на Радерфорд: секој водороден атом се состои од осамен електрон, чија положба не може да се одреди, и лабав атом со осамен позитивен протон внатре. . Бидејќи протоните, електроните и алфа честичките можат да летаат од атомот за време на бомбардирањето, научниците мислеа дека тоа се компонентите на секое атомско јадро. Но, таквиот модел на атомот на јадрото изгледаше нестабилен - електроните беа премногу големи за да се вклопат во јадрото, покрај тоа, имаше сериозни тешкотии поврзани со прекршување на законот за импулс и зачувување на енергијата. Овие два закони, како строги сметководители, рекоа дека моментот и масата за време на бомбардирањето исчезнуваат во непознат правец. Бидејќи овие закони беа општо прифатени, беше неопходно да се најдат објаснувања за таквото протекување.
Неутрони
Научниците ширум светот спроведоа експерименти насочени кон откривање на нови компоненти на атомските јадра. Во 1930-тите, германските физичари Бекер и Боте ги бомбардираа атомите на берилиум со алфа честички. Во исто време, забележано е непознато зрачење, кое е одлучено да се нарече Г-зраци. Деталните студии открија некои од карактеристиките на новите зраци: тие можеа да се шират строго по права линија, не беа во интеракција со електричните и магнетни полиња, имаше висока продорна способност. Подоцна, честичките кои го формираат овој тип на зрачење биле пронајдени при интеракцијата на алфа честичките со други елементи - бор, хром и други.
претпоставка на Чадвик
Тогаш Џејмс Чадвик, колега и ученик на Радерфорд, даде кратка порака во списанието Nature, кое подоцна стана општо познато. Чедвик го привлече вниманието на фактот дека противречностите во законите за заштита може лесно да се решат ако претпоставиме дека новото зрачење е млаз од неутрални честички, од кои секоја има маса од приближно еднаква на масатапротон. Со оглед на оваа претпоставка, физичарите значително ја проширија хипотезата што ја објаснува структурата на атомското јадро. Накратко, суштината на додатоците беше сведена на нова честичка и нејзината улога во структурата на атомот.
Својства на неутронот
Откриената честичка го добила името „неутрон“. Новооткриените честички не формирале електромагнетни полиња околу себе и лесно минувале низ материјата без да губат енергија. Во ретки судири со лесни атомски јадра, неутронот може да го исфрли јадрото од атомот, губејќи значителен дел од неговата енергија. Структурата на атомското јадро претпоставува присуство на различен број на неутрони во секоја супстанција. Атоми со ист нуклеарен полнеж, но со различни количининеутроните се нарекуваат изотопи.
Неутроните служеа како одлична замена за алфа честичките. Во моментов, тие се користат за проучување на структурата на атомското јадро. Невозможно е накратко да се опише нивното значење за науката, но благодарение на бомбардирањето на атомските јадра од неутрони, физичарите успеаја да добијат изотопи на речиси сите познати елементи.
Состав на јадрото на атомот
Во моментов, структурата на атомското јадро е збирка на протони и неутрони кои се држат заедно од нуклеарните сили. На пример, јадрото на хелиум е грутка од два неутрони и два протони. Лесните елементи имаат речиси еднаков број на протони и неутрони, додека тешките елементи имаат многу поголем број на неутрони.
Оваа слика за структурата на јадрото е потврдена со експерименти на современи големи акцелератори со брзи протони. Електрични силиОдбивањето на протоните е избалансирано со нуклеарни сили, кои дејствуваат само во самото јадро. Иако природата на нуклеарните сили сè уште не е целосно проучена, нивното постоење е практично докажано и целосно ја објаснува структурата на атомското јадро.
Односот помеѓу масата и енергијата
Во 1932 година, камерата на Вилсон сними неверојатна фотографија со која се докажува постоењето на позитивно наелектризирани честички со маса на електрон.
Пред ова, позитивните електрони беа теоретски предвидени од П. Дирак. Вистински позитивен електрон е откриен и во космичките зраци. Новата честичка беше наречена позитрон. При судир со неговиот двојник - електрон, се случува уништување - меѓусебно уништување на две честички. Ова ослободува одредена количина на енергија.
Така, теоријата развиена за макрокосмосот беше целосно погодна за опишување на однесувањето на најмалите елементи на материјата.
СТРУКТУРА НА АТОМСКОТО ЈАДРО
Во 1932 г по откривањето на протонот и неутронот од страна на научниците Д.Д. Номинирани се Иваненко (СССР) и В. Хајзенберг (Германија). протон-неутронски модел на атомското јадро.
Според овој модел:
- јадрата на сите хемиски елементи се состојат од нуклеони: протони и неутрони
- нуклеарното полнење се должи само на протоните
- бројот на протони во јадрото е еднаков на атомскиот број на елементот
- бројот на неутрони е еднаков на разликата помеѓу масениот број и бројот на протони (N=A-Z)
Основен симболатом на хемиски елемент:
X – симбол на хемиски елемент
А е масениот број, кој покажува:
- масата на јадрото во цели единици на атомска маса (аму)
(1 аму = 1/12 од масата на јаглеродниот атом)
- број на нуклеони во јадрото
- (A = N + Z), каде што N е бројот на неутрони во јадрото на атомот
Z – број на полнење, кој покажува:
- нуклеарен полнеж во основно електрични полнежи(e.e.z.)
(1 e.e.z. = електронски полнеж = 1,6 x 10 -19 C)
- број на протони
- број на електрони во атомот
- сериски бројво периодниот систем
Масата на јадрото е секогаш помала од збирот на останатите маси на слободните протони и неутрони што го сочинуваат.
Ова се објаснува со фактот дека протоните и неутроните во јадрото се многу силно привлечени еден кон друг. Нивното раздвојување бара многу работа. Според тоа, вкупната енергија на одмор на јадрото не е еднаква на енергијата на одмор на неговите составни честички. Тоа е помало од количината на работа потребна за надминување на силите на нуклеарната гравитација.
Разликата помеѓу масата на јадрото и збирот на масите на протоните и неутроните се нарекува масен дефект.
Запомнете ја темата " Атомска физика„за 9-то одделение:
Радиоактивност.
Радиоактивни трансформации.
Состав на атомското јадро. Нуклеарни сили.
Енергија на комуникација. Масовен дефект
Фисија на јадра на ураниум.
Нуклеарна верижна реакција.
Нуклеарен реактор.
Термонуклеарна реакција.
Други страници на тема „Атомска физика“ за 10-11 одделение:
КАКО ГО ПРОУЧИВМЕ АТОМОТ
Атомот е јадро од протони и неутрони околу кои се вртат електроните. Големините на атомите се илјадити дел од микрон. Но, има и повеќе џиновски „атоми“со пречник од околу 10 километри. Таков „атом“ првпат бил откриен во 1967 година, а сега се познати повеќе од илјада од нив. Ова неутронски ѕвезди
– остатоци од супернова, кои се всушност огромни атомски јадра, составени од 90% неутрони и 10% протони, а се опкружени со „атмосфера“ од електрони.
___
Во 1920-тите, еден млад физичар интернирал кај Е. Радерфорд. Два месеци подоцна, Радерфорд го покани кај него и му рече дека ништо нема да успее. "Зошто? На крајот на краиштата, јас работам по 20 часа на ден!" - се спротивстави младиот човек. „Ова е лошо! не останува времеда размислуваш! “ – одговори Радерфорд.
Во 1908 година, познатиот физичар Ернест Радерфордрече дека се занимавал со многу трансформации во природата, но тешко дека би можел да предвиди таква моментална трансформација. - Од физичари до хемичари!Во 1908 година, E. Rutherford доби Нобелова наградаво хемијатаза неговата работа во областа на атомските истражувања. Во тие години, истражувањата за структурата на атомот и радиоактивноста беа класифицирани како хемија.
