Атом ядросының сипаттамасы

Ядроның электр заряды оң таңбалы болып, қарапайым заряд шамасы атомдық нөмірді көрсететін (Z) бүтін санға еселенген болады (Zе). Электр заряды атом ядросының негізгі бір сипаттамасы болып табылады да, қалыпты жағдайда атомдағы электрон санын, химиялық, физикалық, оптикалық және басқа қасиеттерін анықтайды. Ядроның барлық әсерлесуінде де зарядтың сақталу заңы орындалады.

Атом ядросының екінші негізгі сипаттамасы оның массасы. 1962 жылы атомның бірлік массасына (1а.б.м.) физикалық шкала бойынша, оттегі атомы изотобының массасының бөлігі алынды.

Ядролық физикада масса энергия бірлігімен өлшенеді, ол үшін бірлік масса с² көбейтілетіндігі жоғарыда айтылған болатын.

Қазіргі кезде Масс-спектрограф арқылы, атом массасын өлшеуде бүтін мәннен кейінгі 6-7 таңба дәлдікке дейін дәл өлшеуге болады. Сондықтан да ядро массасы атом массасына сәйкестендіріледі. Атом массасы бүтін саннан өзгеше, ал ядро массасы жақын келетін бүтін санмен дөңгелектенеді. Бұрын айтылғандай массалық сан (А) нуклон санын, реттік нөмір (Z) протон санын көрсетеді.

1) Егер бір химиялық элементтің массалық саны әртүрлі, протон саны бірдей болса, онда оны изотоптар деп атаймыз.

Мыс: ₉₂U²³⁵, ₉₂U²³⁶, ₉₂U²³⁸, ₉₂U²³⁹; ₁Н¹, ₁Н², ₁Н³.

2) Ал массалық сандары (А) бірдей атом ядролары, (яғни нуклон сандары бірдей) ал протон саны (Z) әртүрлі болса, онда ол изобаралық ядро деп аталады.

Мысалы: ₁Н³-₂Не³; ₃Li⁷-₄Bе⁷тағы басқа изобаралар бар.

3) Массалық саны А=36-дан басталатын, жұп болып жұпталған ядролар кездеседі, олар орнықты изобаралар деп аталынады.

Мысалы: ₁₆S³⁶-₁₈Ar³⁶ : ₁₈Ar⁴⁰-₂₀Са⁴⁰: ₂₀Са⁴⁰-₂₂Тi⁴⁰ тағы басқалар.

Осындай жұпталған 58 изобаралық жұптылық бар.

4) Изобаралық ядролардың біршамасы триада (үштік) изобара құрайды:

₅₂Te¹³⁰-₅₄Xe¹³⁰-₅₆Ba¹³⁰; ₅₄Хе¹³⁶-₅₆Ва¹³⁶-₅₈Се¹³⁶

5) Егер ядроның реттік саны да, массалық саны да жұп болса, онда мұндай ядролар жұптылық деп аталады.

Мысалы: ₂Не⁴: ₈О¹⁶: ₆С¹²:₁₀Ne²⁰:₁₂Mg²⁴:₁₄Si²⁴: ₁₆S³² тағы басқалар.

6) Изотоптық және изобаралық сипаттамалар үшін, нейтрондар артықшылығы деген ұғым жиі пайдаланылады:

N=A-Z- нейтрон саны

7) Егер бір атом ядросы _ZХ^N+ZZ-протонмен N- нейтроннан құралса, ал екінші атом ядросы -болып, оның протондар саны бірінші ядроның нейтрондар санына тең, ал нейтрондар саны біріншінің протондар санына тең болса, (яғни Z₁=N және N₁=Z болса), ондай ядро айналы ядро деп аталады.

Осы бірінші мен екінші ядролардың протондарымен нейтрондарын немесе біріншімен екіншінің нейтрондарымен протондарын алмастырсақ, онда бірінші ядро орнына жұпталған ядролық айна пайда болады. Осындай айналы жұпты сипаттайтын нейтрон (₀n¹) мен протон (₁р¹) болып табылады. Мысалы:

₁Н³ (1р+2n) - ₂Не³ (2р+1n)

₄Ве⁷ (4р+3n) - ₃Li⁷ (3р+4n)

Осындай парланған айналы ядролар радиоактивті, олардың екеуініңде қасиеттері өте жақын болады.

8) Егер атом ядросының нейтрондар саны бірдей, ал протондар саны әртүрлі болса, онда оны изотондар деп атаймыз.

1) N=1, ₁Н²-₂Не³

2) N=2, ₂Не⁴- ₃Li⁵

3) N=3, ₃Li⁶-₄Ве⁷

4) N=4, ₃Li⁷-₄Ве⁸- ₅Ве⁹- ₆С¹⁰

мұндағы ₁Н²; ₂Не⁴; ₃Li⁶; ₄Ве⁸ - орнықты ядролар, ал қалғаны радиоактивті.

9) Реттік нөмірі де (Z), массалық саны да (А) бірдей болып келген радиоактивті екі ядроның жартылай ыдырау периоды (Т) әртүрлі болса, ондай ядро изомерлер (изомерлік ядро) деп аталады.

Мысалы: 1) ₃₅Br⁸⁰ 2) ₃₅Br⁸⁰ біреуінің жартылай ыдырау аралығы Т₁=18 мин, ал екіншісінің аралығы Т₂=4,4 сағ; яғни Т≠const.

10. Егер ядроның реттік нөмірі немесе массалық сандары 2;8;20;28;50;82;126; сандарына сәйкес келуі мүмкін ондай сандар киелі сандар деп аталады. Ядроның реттік нөміріде массалық сандарыда, осы сандарға сәйкес келсе екі ретті киелі деп аталады.

Атом ядросының қабықтарын толтырудағы киелі сандарды 1947 жылы Мария Гепперт-Майер мен Йоханнес Йенсен нуклондардың спин орбиталдық әсерлесуімен түсіндіріп, 1963 жылы осы еңбегі үшін Нобель сыйлығына ие болды.

Табиғатта жасанды түрде ядролық реакция арқылы алынған (Z=1÷92) ядролар кездеседі.

Сонымен:

1) Z= const- изотоптық ядро

2) А= const- изобаралық ядро

3) А₁= А₂=А₃; Z₁≠ Z₂≠ Z₃үштік изобара

4) А₁= А₂; Z₁≠ Z₂ парланған ядро

5) Z-жұп, А-жұп-жұпталған ядро

6) Нейтрондар артықшылығы

7) Z₁=N және N₁= Z айналы ядро

8) N= const изотондар (₁Н²-₂Не³) Z≠ const

9) А=А₁:Z= Z₁ изомерлік ядро

10) киелі сандар, екі ретті киелі сандар 2;8;20;28;50;82;126.