Состав ядра атома. Энергия связи атомных ядер

Ядерные реакции.

Ядро атома любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих электрического заряда нейтронов. Заряд протона по абсолютному значению равен заряду электрона. Протон и нейтрон являются двумя зарядовыми состояниями ядерной частицы, которая называется нуклоном. Количество протонов в ядре (заряд ядра Zе) совпадает с атомным номером соответствующего химического элемента в периодической системе Менделеева. Количество нейтронов в ядре обозначается N.

Массовым числом ядра А называется общее число нуклонов в ядре: А = Z+N. Символическое обозначение ядра:

где Х - обозначение атома данного химического элемента в периодической системе Менделеева. Ядра с одним и тем же зарядом е, но с разными А, называются изотопами. Изотопы ядер данного химического элемента имеют разное число нейтронов в ядре. Примеры: изотопы водорода: , (или дейтерий), (или Т - тритий).

Масса атомного ядра практически совпадает с массой всего атома, ибо масса электронов в атоме мала.

Массы нейтрона n и протона p, в углеродной шкале атомных единиц массы (а.е.м.): m_n =1,00865017(37) а.е.м., m_p = 1,007276470(11) а.е.м.

Энергия связи атомного ядра Е_св – величина по абсолютной величине равная работе, которую надо совершить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны без сообщения им кинетической энергии. Энергия связи атомного ядра является разностью между энергией протонов и нейтронов в ядре и их энергией в свободном состоянии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра из составляющих его нуклонов должна выделяться энергия, равная Е_св.

Удельной энергией связи ядра называется величина Е_св /А, равная средней энергии связи, приходящейся на один нуклон.

На рис. 1 приведена кривая зависимости удельной энергии связи от массового числа А. Наибольшее значение имеет для ядер атомов, расположенных в средней части периодической системы Менделеева от до , т. е. при 28 <А < 138. В этих ядрах Е_св составляет приблизительно 8,7 МэВ/нуклон. С ростом массового числа энергия связи убывает. Для ядер, расположенных в конце периодической системы (например, для урана), составляет примерно 7,6 МэВ/нуклон.

Мерой энергии связи атомного ядра является дефект массы.

Дефектом массы называется разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра М_я:

Ядерными реакциями называются искусственные превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействиями с различными частицами или друг с другом.

В большинстве случаев в ядерных реакциях участвуют два ядра и две частицы; символическая запись ядерной реакции: А + а В + b или А (а, b) В,

где А и В исходное и конечное ядра, а и b - исходная и конечная частицы в реакции.

Ядерные реакции, помимо нейтронов, вызываются заряженными частицами: протонами (ядрами обычного водорода), дейтонами (дейтронами)- (ядрами тяжелого водорода), (- частицами (ядрами гелия Не), многозарядными ионами тяжелых химических элементов. Источниками заряженных частиц могут быть радиоактивные химические элементы, ускорители заряженных частиц, космическое излучение. Ядерные реакции могут также происходить под действием -квантов.

Ядерные реакции под действием -частиц были первыми ядерными реакциями, подтвердившими возможность превращения одних химических элементов в другие. Реакция этого типа с образованием протонов происходят по схеме + Не + р,

где Х и Y — химические символы исходного ядра и ядра - продукта реакции.

При всех ядерных реакциях соблюдаются законы сохранения зарядового и массового числа: сумма зарядовых (массовых) чисел элементов вступающих в реакцию равна сумме зарядовых (массовых) чисел элементов полученных в результате реакции.

Дата добавления: 2014-01-04