Нуклон - довідник хіміка 21
Хімія і хімічна технологія
Оскільки протон - єдина позитивно заряджена частинка, виявлена в ядрі, то порядковий номер елемента дорівнює числу протонів ядра. В ядрі алюмінію, порядковий номер якого 13, повинно міститися 13 протонів, але так як його атомна маса дорівнює 27, то в його ядрі, як було встановлено пізніше, повинно міститися ще 14 нейтронів. Нейтрони змінюють масу ядра. але не впливають на його заряд. В ядрі атома натрію, порядковий номер якого 11, атомна маса 23, повинно сприяння з тулитися 11 протонів і 12 нейтронів. (І протони, і нейтрони знаходяться в ядрі, тому їх називають нуклонами.) [C.157]
Дефект маси характеризує стійкість атомних ядер і енергію зв'язку нуклонів в ядрі. Дефект маси відповідає енергії, яка виділяється при утворенні ядра з вільних протонів і нейтронів і може бути обчислена з співвідношення Ейнштейна Е - тс. де Е - енергія т - маса, з - швидкість світла у вакуумі (с = 3-10 м / с). [C.9]
Як видно з табл. 1, маса електрона майже в 1840 разів менша за масу протона і нейтрона. Тому маса атома практично дорівнює масі ядра - сумі мас нуклонів - протонів і нейтронів. [C.8]
Перші виміри розміру атомного ядра були виконані Резерфордом в експериментах з розсіювання а-частинок. Більш точні вимірювання здійснюються в експериментах з розсіювання нейтронів. тому що нейтрони не відхиляються в результаті електростатичного відштовхування від ядер. Численні експерименти з розсіювання нейтронів показали, що радіус ядра пропорційний кубічному кореню з числа що містяться в ньому нуклонів, тобто що обсяг ядра пропорційний числу його нуклонів. [C.407]
Згідно протонно-нейтронної теорії атомних ядер, число протонів в ядрі дорівнює заряду ядра 1 (при вираженні його, як зазвичай, в одиницях заряду електрона), а сума числа протонів і числа нейтронів дорівнює масовому числу А, т. Е. Масі атома. вираженою в одиницях атомних ваг та округленої до цілих одиниць. Таким чином, число нейтронів одно А-I. Звідси випливає, зокрема, що різні ізотопи даного елемента відрізняються один від одного тільки числом містяться в ядрі нейтронів при однаковому числі протонів. Обидва види частинок, що утворюють ядра атомів, - протони і нейтрони - позначаються загальним терміном - нуклони. [C.51]
Мал. 23-1. Зменшення маси і енергія зв'язку в розрахунку на 1 нуклон при утворенні ядер з електронів, протонів і нейтронів. Для всіх елементів після кисню повна енергія
У гл. 1 вже згадувалося, що атомне ядро складається з двох типів основних елементарних частинок. протонів і нейтронів, які в сукупності називаються нуклонами. Ядро має позитивний заряд. рівний числу містяться в ньому протонів, а це число 2 називається порядковим (атомним) номером ядра. У нейтральному атомі ядро оточене електронами, число яких дорівнює числу протонів в ядрі. Оскільки хімічні властивості атома визначаються його електронами, все нейтральні атоми з однаковим числом електронів (і протонів) розглядаються як атоми одного елемента. Отже, порядковий номер атома вказує на його приналежність до певного елементу. Сумарне число протонів і нейтронів в атомному ядрі називається його масовим числом, А. [c.405]
При утворенні атома so ° Hg з електронів, протонів і нейтронів втрата маси в розрахунку на один нуклон становить [c.408]
Властивості ядер визначаються взаємодією нуклонів (протонів і нейтронів) в ядрі. Кожне атомне ядро характеризується певною кількістю нуклонів [c.42]
Доведено, що в разі реакції, викликаної нейтроном, енергія зв'язку нейтрона становить велику (якщо не всю) частину цієї енергії збудження. Однак, якщо навіть масові числа легко діляться ядер відрізняються мало, енергія може бути різним майже на 50%, звідси і різниця в здатності ділитися окремих ядер. Це відносно велика зміна пояснюється впливом парному-непарного члена у формулі для маси ядра. Якщо М А, 2) - маса ядра. що містить А нуклонів, з яких 2 - протони, то в атомних одиницях маси [4] [c.11]
Слід ще зазначити зигзагоподібний вигляд лінії стійких ізотопів. а також переважання ізотопів з парним числом протонів або нейтронів або парних сумарним числом нейтронів і протонів. Це вказує на наявність якогось взаємодії між нуклонами і на існування внутрішньої структури ядра. Зазначене переважання парного числа нуклонів кожного типу стає ще більш очевидним при розгляді табл. 23-2. [C.417]
Сучасний стан науки про ядро і його структурі знаходиться приблизно в тому ж положенні, в якому перебувала теорія будови атома в 1925 р Є можливість проводити вимірювання властивостей ядер, описувати та класифікувати їх, але немає ще загальної теорії. що дозволяє пояснити ці властивості. Ядра складаються з протонів і нейтронів, зосереджених в невеликому обсязі і взаємодіючих найсильніше лише зі своїми безпосередніми сусідами по ядру. У деяких відносинах (це стосується енергії зв'язку) вони подібні спресованим крапельок однорідних частинок. але в інших відносинах (перевагу парного числа нуклонів і існування магічних чисел) вони поводяться так, ніби утворюють оболонкові структури, подібні електронним оболонок. Діаграми енергетичних рівнів для ядер можуть бути побудовані на основі спектрів у-випромінювання, що супроводжує ядерні перетворення. Ядра. подібно електронам в атомі, теж мають основні та збуджені стани. [C.435]
Обчисліть енергію зв'язку в розрахунку на нуклон для наступних ядерних частинок а) 1С (т = 12,000 а.е.м.) б) СЦТ = 36,96590 а.е.м.) в) [c.438]
Частина атома, що знаходиться в його центрі і заряджена позитивно в ядрі зосереджена основна маса атома. Ядро складається з нуклонів (протонів і нейтронів). Сума числа протонів і нейтронів в атомі називається масовим числом. [C.28]
Ця питома енергія на один нуклон становить близько 7-8 МеВ. Ядро, поряд з протоном, нейтроном-й іншими елементарними частинками. володіє спіном, крім того його характеризують магнітним і електричним моментами. [C.43]
Викладені закономірності як щодо складу, так і по відношенню до енергії освіти атомних ядер пояснюються особливостями взаємодії нуклонів усередині ядра. В даний час прийнято вважати, що під внутрішньоядерних силах найважливішу роль відіграє інтенсивна взаємодія між протонами і нейтронами. Сили, що діють в цьому випадку, проявляються при відстанях 10 2 см і дуже швидко зменшуються зі збільшенням відстані (обернено пропорційно не другий, а значно більш високого ступеня його). Поряд з цим взаємодією позначається і взаємне відштовхування протонів всередині ядра. Це відштовхування виражається законом Кулона і убуває зі збільшенням відстані значно повільніше. В результаті цього у важчих ядер (внаслідок більшого розміру їх) сили взаємного тяжіння частинок. з яких вони складаються, послаблюються, а взаємне відштовхування протонів проявляється відносно сильніше Енергія освіти таких ядер з нейтронів і протонів зростає вже не пропорційно масі, а в меншій мірі, і тому важкі ядра менш стійкі. У зв'язку з цим для важких ядер має велике значення наявність зазначеного вище надлишку нейтронів, так як тим самим збільшується середня відстань між протонами і послаблюється їх взаємне відштовхування. [C.54]
Взаємне тяжіння нуклонів в ядрі призводить до того, що, перебуваючи в поверхневому шарі ядра. нуклони, подібно до молекул поверхневого шару рідини. виявляються в кілька особливих умовах. що викликає існування свого роду поверхневого натягу ядра. Внаслідок цього деформації ядра. пов'язані зі збільшенням його поверхні, вимагають витрати енергії найбільш стійким є такий стан, коли ядро має найменшу поверхнею. [C.54]
Певна кількість будь-якої речовини має певний запас так званої внутрішньої енергії. який складається з енергії руху (поступального, обертального, коливального) всіх складових дана речовина частинок - молекул, іонів, атомів, електронів, атомних ядер, нуклонів і т. д. в запас внутрішньої енергії не входить енергія механічного руху в цілому тіла, складеного даними речовиною, і енергія положення його в гравітаційному полі. Величина внутрішньої енергії даної маси речовини залежить від його хімічної природи. агрегатного стану і температури. [C.77]
Це середня енергія на нуклон, необхідна для поділу ядра на складові частини. Величина Е а змінюється приблизно від 1 до 9 Мее по всій шкалі мас. [C.8]
На енергію деформації впливають два основних фактори поверхневий натяг. обумовлене ядерними силами взаємодії між складовими ядро нуклонами, і електростатичне відштовхування протонів. При коливанні ядра будь-яке відхилення від первісної форми призводить до збільшення його потенційної енергії за рахунок енергії поверхневого натягу. Однак такі деформації обумовлюють перерозподіл протонів в ядрі і поява центрів електростатичного відштовхування. Сили електростатичного відштовхування зменшують потенційну енергію системи і сприяють подальшому збільшенню деформації. Якщо коливання призводять до гантелеобразная формі ядра. то сили електростатичного відштовхування можуть за певних обставин подолати ядерні сили тяжіння і ядро розпадеться. [C.10]
Атоми з різним числом протонів (2) і нейтронів (К), але з однаковим числом нуклонів А) називаються изобарами, ктотл з однаковим числом протонів (2) називаються ізотопами, а з однаковим числом нейтронів N) - Ізотон. Приклади ядер - ізотопів, ізобарах і Ізотон - наведені нижче [c.9]
Згідно з цим співвідношенням зменшення маси на 0,030376 а. е. м. при образозаніі ядра гелію з двох протонів і двох нейтронів відповідає виділення величезної кількості енергії в 28, 2 МеВ (1 МеВ = 10 еВ). Звідси середня енергія зв'язку в ядрі на один нуклон становить приблизно 7 МеВ. Енергія зв'язку нуклонів в ядрі в мільйони разів перевищує енергію зв'язку атомів в молекулі (5 еВ). Тому-то при хімічних перетвореннях речовин атомні ядра не змінюються. [C.9]
В даний час відомо близько 300 стійких і понад 1400 радіоактивних ядер. Помічено, що ядра з числом протонів або нейтронів, рівним 2, 8, 14, 20, 28, 50. 82, і числом нейтронів 126, 152 помітно відрізняються за властивостями від інших. Передбачається, що ці магічні числа нуклонів відповідають завершеним ядерним верствам і підшару. Магічними ядра можуть бути по числу протонів, по числу нейтронів і по числу протонів і нейтронів (двічі магічні). До двічі магічним відносяться ядра Чи не (2р, 2п), (8р, 8п), н (14р, 14п), Са (20р, 20п) і РЬ (82р, 126п). За кількістю протопити магічними є 28Ni, 5 8п, Варь, а по числу нейтронів магічними є з 5г (38р, 50п), 2г (40р, 50п), Ва (56р, 82П), 57 Ьа (57р, 82П), ° Се (58р, 82П) і ін. [c.9]
Ізотопи. Протонно-нейтронна теорія дозволила вирішити і ще одне протиріччя, яке виникло при формуванні теорії будови атома. Якщо визнати, що ядра атомів елементів складаються з певного числа нуклонів, то атомні маси всіх елементів повинні виражатися цілими числами. Для багатьох елементів це дійсно так, а незначні (відхилення від цілих чисел можна пояснити недостатньою точністю вимірювань. Однак у деяких елементів значення атомних мас так сильно відхилялися від цілих чисел, що це вже не можна об'ясннгь нелочностью вимірі та іншими випадковими причинами. Наприклад, атомна маса хлору дорівнює 35,45. Встановлено, що приблизно три чверті існуючих в природі атомів хлору мають масу 35, а одна чверть - 37. Таким чином, існуючі в природі елементи складаються з суміші атомів, і еющіх ра і ті маси, але, очевидно, однакові хімічні властивості. т. е. існують різновиду атомів одного елемента з різними і притому цілочисельними масами, Ф. Астону вдалося розділити такі суміші на складові частини. які були названі ізотопами від грецьких слів изос і топос. що означає однаковий і місце (тут мається на увазі, що різні ізогони одного елемента займають одне місце в періодичній системі), С точки зору протонно-нейтронної теорії ізотопами є різновиди елементів. ядра атом .ов яких містять різного при -je число нейтронів. але однакове число протонів. Хімічна природа елемента обумовлена числом протонів в атомному ядрі, ко [c.22]
Ці відносини визначають залежність маси ядра. а отже, і його енергії зв'язку від числа і типу содер / кащіхся в ньому нуклонів. Влучний вислів для енергії зв'язку нейтрона сп в складеному ядрі виходить з рівності [c.11]
Зі співвідношень (1.13) і (1.11) легко бачити, що складене ядро з парним числом протонів і нейтронів володіє найбільшою енергією збудження. так як член б негативний для цих ядер. Дещо менша за величиною енергія збудження виходить в складеному ядрі з непарним числом нуклонів і найменша - в разі непарній-непарних ядер. Тому ядра ізотопів і можуть ділитися нейтронами будь-яких енергій, тоді як і діляться тільки швидкими нейтронами. У разі перших трьох ядер захоплення нейтрона призводить до парному-парного складовою структурою і енергія збудження. обумовлена тільки енергією зв'язку нейтрона (6,8 Мее), дорівнює порогу ділення. Таким чином, ці ядра можуть ділитися як тепловими (дуже повільними), так і швидкими нейтронами. Саме Еги властивості дають можливість нспользовать такі ядра в якості ядер-пого пального. Нижче буде показано, що ці ядра настільки легко діляться нейтронами теплової енергії, що доцільніше сповільнювати нейтрони до тенлОБИх енергій. Вооб1це питання про уповільнення нейтронів є одним з основних питань теорії реакторів. [C.11]
Курс хімії Частина 1 (1972) - [c.37]
Неорганічна хімія (1974) - [c.39]
Неорганічна хімія Видання 2 (1976) - [c.40]
Неорганічна хімія (1978) - [c.67]
Загальна хімія Видання 18 (1976) - [c.104]
Загальна хімія Видання 22 (1982) - [c.108]
Неорганічна хімія (1969) - [c.35]