Массовое число ядра

См.выше. «Нуклонная модель ядра» (уч.10кл.стр.211)

Масса атома складывается из массы ядра и электронов.

Почти вся масса атома сосредоточена в ядре из-за крайне малой массы электронов.

Масса ядра примерно в 2000 раз превосходит массу электронов.

Массовое число равно суммарному количеству протонов Z и нейтронов N в ядре:

A = Z + N

Число нейтронов в ядре одного и того же элемента может быть разным

N = A – Z

Изотоп – разновидность одного и того же химического элемента, атом которого содержит одинаковое число протонов в ядре и разное число нейтронов.

Атомы с одинаковым зарядом ядра, но различными массами, называются изотопами. Изотопы различаются своими спектрами.

Изотопы – атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов в ядре (зарядовое число Z) и разное число нейтронов (N)

Слева вверху от символа химического элемента указывается массовое число А, а внизу – зарядовое число Z

Условное обозначение позволяет легко определить состав ядра и число электронов в атоме.

Ядро атома обозначается тем же симво­лом, что и химический элемент, снабжаясь двумя индексами (например, ), из которых верхний обозначает массовое, а нижний - зарядовое число.

Дефект масс – разность суммарной массы отдельных частиц, входящих в состав атома (ядра), и полной массы атома (ядра)

∆m = m_∑ - m

Дефект массы характеризует уменьшение массы ядра, образующегося при объединении нуклонов, по сравнению с суммарной этих нуклонов до объединения.

Уменьшение массы ядра сопровождается уменьшением его энергии

∆E = ∆mc²

Уменьшение энергии при образовании атома из нуклонов и электронов происходит в результате выделения энергии при объединении в ядро протонов и нейтронов, а так же вследствие излучения энергии при присоединении электронов к ядру.

Атомная единица массы (а.е.м.) – средняя масса нуклона в атоме углерода

1 а.е.м. = =1,66*10^-27 кг

(в атоме углерода содержится 12 нуклонов)

Относительная атомная масса M_r - число атомных единиц массы, содержащихся в массе атома.

Относительная атомная масса почти совпадает с числом нуклонов в его ядре

M_r ≈ A

Разница объясняется различием средней массы нуклонов в ядрах разных атомов.

ЭНЕРГИЯ ЧАСТИЦ В ЯДРЕ. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ АТОМНЫХ ЯДЕР(уч.11кл.стр.354-357)

Энергия связи атомных ядер

Дефект массы

Удельная энергия связи

Устойчивость ядер в зависимости от размера

Синтез и деления ядер (см.ниже)

Для изучения ядерных сил, казалось бы, надо знать их зависимость от расстояния между нуклонами. Однако изучение связи между нуклонами может быть проведено и энергетическими методами.

О прочности того или иного образования судят по тому, насколько легко или трудно его разрушить: чем труднее его разрушить, тем оно прочнее. Но разрушить ядро — это значит разорвать связи между его ну­клонами. для разрыва этих связей, т.е.

для расщепления ядра на состав­ляющие его нуклоны, необходимо затратить определённую энергию, на­зываемую энергией связи ядра.

Минимальную энергию, которую необходимо затратить на разделение ядра на составляющие его нуклоны, называют энергией связи ядра, расходуемой на совершение работы против ядерных сил притяжения.

Энергия связи ядра равна минимальной работе, которую надо совершить для разделения ядра на составные части – протоны и нейтроны.

Такая энергия выделяется при образовании ядра из протонов и нейтронов и определяется уменьшением массы ядра по сравнению с массой протонов и нейтронов, входящих в его состав (так называемый «дефект массы»)

Оценим энергию связи атомных ядер.

Пусть масса покоя нуклонов, из которых образуется ядро, равна m₁.

Согласно специальной теории относительности, ей соответствует энергия e₁ = m₁c², где с — скорость света в вакууме.

После образования ядро об­ладает энергией e₂= Mc²

М— масса ядра.

Измерения показывают, что масса покоя ядра всегда меньше, чем масса покоя частиц в свободном состоянии, составляющих данное ядро. Разность этих масс называют де­фектом массы. Поэтому при образовании ядра происходит выделение энергии:

Δe = e₁ - e₂ = (m₁-M)c² = Δmc²

Из закона сохранения энергии можно заключить, что такая же энергия должна быть затрачена на расще­пление ядра на протоны и нейтроны.

Поэтому энергия связи равна:

e_св = Δmc².

Если ядро с массой М образовано из Z протонов с массой m_pи из N = А - Z нейтронов с массой m_n, то дефект массы равен:

Δm = Zm_p + (A-Z)m_n - M

C учетом этого энергия связи находится по формуле:

e_св = Δmc² = [Zm_p + (A-Z)m_n – M]c²

Об устойчивости ядер судят по средней энергии w_св связи, приходя­щейся на один нуклон ядра, которая называется удельной энергией связи.

w_св=

Отношение энергии связи к массовому числу называется удельной энергией связи.

Для небольших ядер удельная энергия связи мала из-за малого числа нуклонов. Наибольшей энергией связи обладают стабильные ядра, содержащие целое число α-частиц ()

У тяжелых элементов при больших Z энергия связи нуклона уменьшается из-за кулоновского отталкивания протонов.

Слабая зависимость энергии связи нуклонов от полного числа А нуклонов в ядре подтверждает, что нуклоны связаны короткодействующими силами. Лишний нуклон взаимодействует лишь с ближайшими соседями.

Дата добавления: 2015-11-14