Состав и строение атомных ядер

Ядра атомов состоят из двух видов элементарных частиц – протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов.

Протон (р) – ядро атома водорода. Он обладает зарядом +e и массой

m_p = 1,672×10^-27кг (энергия покоя Е_0р = 938,2 МэВ).

Нейтрон (n) – не обладающая электрическим зарядом частица с массой

m_n = 1,675×10^-27кг (энергия покоя Е_0п = 939,5 МэВ).

Количество протонов z, входящих в состав ядра, определяет его заряд и называется зарядовым числом ядра.

Число нуклонов А в ядре называется массовым числом ядра. При превращениях ядер зарядовое и массовое числа сохраняются.

Для обозначения ядер применяют символ , где под X подразумевается химический символ элемента. Вверху ставится массовое число, внизу – атомный номер (зарядовое число).

Ядерные силы – силы, действующие между нуклонами в ядре, устойчивость ядер говорит о том, что ядерные силы – силы притяжения. Они в сотни раз больше сил электрического отталкивания протонов.

Ядерные силы по своей природе отличаются от всех известных сил: это короткодействующие силы, действующие в пределах ядра, не зависят от зарядов нуклонов, не являются центральными. Каждый нуклон взаимодействует не со всеми оставшимися нуклонами, а лишь с ближайшими соседями.

Энергия связи ядер

а) энергия необходимая для полного расщепления ядра на нуклоны:

б) энергия, выделяющаяся при образовании ядра из нуклонов:

Опыты показали, что масса ядра меньше массы нуклонов, входящих в ядро.

- дефект масс – разность масс нуклонов и ядра, образованного из них.

 

7. Максимальную энергию связи имеют ядра средней части таблицы Менделеева с массовыми числами от 50 до 60, например, Fe – железо. Ядра этих элементов наиболее устойчивы, т.к. чтобы их разбить необходима больная энергия извне. У легких ядер удельная энергия меньше чем у средних и тяжелых ядер. У тяжелых ядер энергия связи мала из-за большого числа протонов, поэтому тяжелые ядра менее устойчивы, чем средние ядра и энергию связи можно выделить путем деления тяжелых ядер:

Радиоактивность

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. К числу радиоактивных процессов относятся: 1) a-распад, 2) b-распад, 3) g-излучение ядер, 4) спонтанное деление тяжелых ядер, 5) протонная радиоактивность.

Закон радиоактивного превращения выражается формулой

N=N₀e^-lt, (39)

где N₀ – количество ядер в начальный момент времени, N – количество нераспавшихся ядер в момент времени t, l – характерная для радиоактивного вещества константа, называемая постоянной распада.

Время, за которое распадается половина первоначального количества ядер, называется периодом полураспада Т_1/2. Из (39) следует, что

T_1/2 = (ln2)/l. (40)

Активностью радиоактивного препарата А называется число распадов, происходящих в препарате за единицу времени:

A = dN_расп/dt = lN. (41)