Строение атомного ядра

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, которым дано общее название –нуклоны.

Заряды нуклонов: Заряд протона положительный, равный по величине заряду электрона . Нейтрон электрически нейтрален, его заряд .

Массы нуклонов равны

Число протонов в ядре равно числу электронов в данном атоме, т.е. число протонов равно порядковому номеру элемента периодической таблицы Менделеева.

Общее число нуклонов, т.е. общее число протонов и нейтронов, определяется массовым числом . Массовое число равно атомному весу элемента, округленному до целого числа.

Очевидно, число нейтронов в ядре определяется как

.

Например, в ядре урана с массовым числом и порядковым номером число нейтронов .

Ядро любого элемента обозначается химическим символом с указанием массового числа и числа протонов . Например,

Ядерные частицы обозначаются как

Ядра, имеющие одинаковые зарядовые числа , но разные атомные массы называются изотопами. Например,

Размер ядра: диаметр т.е. в раз меньше диаметра атома

Частицы, составляющие ядро, связаны между собой значительными силами взаимного притяжения, называемые ядерными силами. Основные свойства ядерных сил:

ядерные силы -короткодействующие силы, прояв-ляющиеся только на расстояниях порядка размеров самого ядра ;

ядерные силы относятся к сильным взаимодействиям: ;

ядерные силы действуют между нуклонами независимо от их зарядов, т.е. как между двумя нейтронами, двумя протонами, так и между нейтронами и протонами;

ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. частицы ядра взаимодействуют только с определенным числом нуклонов.

Имеются разные модели строения ядра. Мы рассмотрим

только наиболее распространённые.

Капельная модель –в этой модели ядро рассматривают как каплю жидкости, т.к. и в ядре и а капле жидкости частицы взаимодействуют между собой на малых расстояниях; и в ядре и в капле жидкости поверхностные частицы испытывают одностороннее притяжение со стороны внутренних, глубинных, частиц; и в ядре и в капле жидкости плотность вещества одинакова.

Оболочечная модель. Согласно этой модели протоны и нейтроны ядра, также как и электроны атома, располагаются на определённых энергетических уровнях. Наиболее устойчиво то ядро, энергетические уровни которого полностью заполнены. Т.о. ядро –это квантово-механическая система с дискретными энергетическими уровнями –основной уровень и возбужденные.

Энергия связи

С понятием ядерных сил связано понятие потенциальной энергии нуклонов. Потенциальная энергия больше энергии тех же нуклонов, связанных в ядре. Разность между этими энергиями есть энергия связи

Энергия связи –это та энергия, которая выделяется при образовании ядра из свободных нуклонов, или, согласно закону сохранения энергии, это энергия, которую необходимо затратить, чтобы превратить ядро в отдельные нуклоны.

Рассчитывается энергия связи по формуле Эйнштейна

.

Общая масса свободных нуклонов больше массы этих же нуклонов, связанных в ядре Разность между этими массами определяет дефект массы

Следовательно,

При образовании ядра из нуклонов или при распаде ядра выделяются кванты –электромагнитное излучение с длиной волны короче длины волны жесткого рентгеновского излучения.

.