Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи ядра атома

Ядро атомов состоит из элементарных частиц нуклонов: протонов и нейтронов.

Протон имеет массу, близкую к атомной единице массы (1 а.е.м), и заряд e=+1,6·10^-19Кл, равный по величине и противоположный по знаку заряду электрона. Нейтрон не имеет заряда, его масса примерно совпадает с массой протона (1,001 а.е.м.)

Электрический заряд q ядра элемента определяется числом протонов, входящих в его состав, и в единицах элементарного заряда равен порядковому номеру Z элемента в птМ: q=Ze.

Массовое число ядра А всегда целое и определяется количеством нуклонов в ядре: А=З+Н, где З – число протонов, а Н – число нейтронов. Символическая запись ядра элемента: , верхний индекс А – массовойе чило, Нижний З – порядковый номер.

Радиус ядра R зависит от массового числа и может быть вычислен (в метрах) по приближенной формуле

Химические вещества, занимающие одно и то же место в таблице Менделеева, но имеющие разную атомную массу, называются изотопами. Ядра изотопов отличаются числом нейтронов. Например, водород имеет три изотопа: протии — ядро состоит из одного протона, дейтерий — ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, тритий — ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Все химические элементы имеют изотопы. Изотопы – элементы с одинаковыми химическими, но различающимися физическими свойствами.

. Нуклоны в ядре прочно удерживаются ядерными силами.

Под энергией связи ядра понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны.

Между частицами в ядре действуют малые гравитационные силы притяжения, электростатические силы отталкивания между протонами, и огромные силы – ядерные силы притяжения, имеющие малый радиус действия (порядка 10^-14 – 10^{-15 м). Благодаря действию ядерных сил возможны устойчивые состояния ядра.}

Масса ядра М_я всегда меньше суммы масс нуклонов(протонов и нейтронов), т.е.

М_я < Zm_p +Nm_n,

Где m_p и m_n - массы протона и нейтрона_. соответственно.

Разность масс ΔМ = Zm_p +Nm_n – М_я называют деффектом масс.

Деффект массы означает, что при образовании ядра из нуклонов энергия системы уменьшилась на величину, называемую энергией связи:

E_св = ΔМ c² = c²(Zm_p +Nm_n – М_я).

Энергия связи равна работе, которую надо совершить, чтобы разделить ядро на нейтроны и протоны и удалить их на такие расстояния друг от друга, на которых они практически не взаимодействуют.