Атомне ядро

У 1911 році англійський фізик Ернест Резерфорд провів ряд дослідів з α-частинками, які показали, що крім електронів кожний атом містить іншу частинку, яку називають ядром атома. Дослід полягав у бомбардуванні тонкої золотої фольги потоком α-частинок і спостереженні траєкторії їх руху. Суть експерименту показана на рисунку 4.

Шматочок радіоактивного радію 7розміщують у свинцевому блоці 1 з отвором, через який радій випромінює потік α-частинок 6, що проникають потім крізь металічну фольгу 5. Напрямок руху α-частинок встановлюють, використовуючи екран 2, покритий сульфідом цинку. При ударі α-частинки на екрані виникає спалах.

Більшість α-частинок проходило крізь фольгу без помітного відхилення 4, хоча декілька змінювало траєкторію руху на невеликий кут 3, і тільки одна з 10 000 частинок відхилялась від початкового напрямку руху більш ніж на 90° 3. Явище розсіювання α-частинок зумовлене їх співударом з частинкою, яка має великий позитивний заряд і масу, зосереджену в малому об'ємі, тобто більша частина маси атома зосереджена в невеликій позитивно зарядженій частинці, яку Резерфорд назвав атомним ядром.

Експериментальні факти підтвердили складність будови атома і показали, що останній складається із негативно заряджених частинок — електронів та позитивно зарядженого ядра. Заряд ядра атома однаковий за величиною та протилежний за знаком сумарному заряду електронів. Експериментально встановлено, що діаметр ядра атома дорівнює приблизно 10^-14 — 10^{-15 м.}

У 1932 році російські фізики Д. Д. Іваненко та Є. М. Гапон і, незалежно від них, німецький фізик Гейзенберг запропонували протонно-нейтронну будову атома. Згідно з цією теорією атомне ядро складається із протонів і нейтронів. Ці частинки розглядають як два різних стани елементарної ядерної частинки, яку називають нуклоном. Властивості ядра залежать від числа протонів і нейтронів, що входять до його складу. Для реально існуючих атомів кількість нейтронів залежить від числа протонів. Ядра атомів стійкі лише при певному співвідношенні числа протонів і нейтронів, коли число протонів приблизно дорівнює числу нейтронів. При збільшенні числа протонів у ядрі атома монотонно зростає число нейтронів. При значному збільшенні заряду ядра, число нейтронів значно перевищує число протонів, це приводить до утворення нестійких ядер.

У хімії атомне ядро позначають точкою з позитивним зарядом +Z і масою А. Масове число атома А дорівнює масі загальної кількості протонів Z та нейтронів N, що входять до складу ядра:

А = Z + N.

Протон має електричний заряд 0,1602 ∙ 10^-18 Кл. Цей заряд дорівнює заряду електрона, але він позитивний. Маса протона дорівнює 1,672∙ 10^-27 кг.

Нейтрон був відкритий англійським фізиком Джеймсом Чедвіком у 1932 році. Маса нейтрона мало відрізняється від маси протона та дорівнює 1,675∙10^-27 кг. Нейтрон — незаряджена частинка.

Основні характеристики елементарних частинок, які складають атом, наведені у таблиці 2.

Таблиця 2

Дата добавления: 2015-05-24