Склад атомних ядер

Склад атомних ядер. Ізотопи (стабільні та радіоактивні)

Атомні ядра складаються з протонів і нейтронів. Число протонів в ядрі Z визначає позитивний заряд ядра, що дорівнює порядковому номеру елемента. Тому порядковий номер елемента називається його протонним числом. Відносна маса ядра складається з маси протонів, яка також дорівнює Z, і маси нейтронів, в відносних одиницях дорівнює числу нейтронів N. Оскільки практично вся маса атома зосереджена в ядрі, можна вважати, що відносна атомна маса дорівнює сумі мас протонів і нейтронів: Ar = Z + N. Оскільки протони і нейтрони мають загальну назву - нуклони, відносна атомна маса визначається загальним числом протонів і нейтронів і називається нуклонних числом. Нуклонних число (відносна атомна маса) і протонне число (порядковий номер) позначаються відповідно верхнім і нижнім індексами зліва від символу елемента. Наприклад, із запису, визначаємо, що протонне число кисню дорівнює восьми, а нуклонних - шістнадцяти.

З'ясуємо, як, користуючись положенням хімічного елемента в періодичній системі, можна визначити число елементарних частинок (електронів, протонів і нейтронів) в атомі. Знайдемо в періодичній таблиці хімічний елемент Алюміній. Із запису в клітці визначаємо, що порядковий номер алюмінію дорівнює 13, а відносна атомна маса 27. Отже, заряд ядра атома алюмінію дорівнює +13 (плюс тринадцять). Ядро атома алюмінію містить 13 протонів і 14 (27 - 13 = 14) нейтронів. Простір навколо ядра заповнюють 13 електронів.

Різні види атомів мають загальну назву - нукліди. Нуклідом називають тип атомів з певними значеннями нуклонного і протонного чисел. Більшість хімічних елементів, що зустрічаються в природі, складаються з декількох нуклідів. Різновиди атомів одного хімічного елемента, які мають однакове протонне число, але відрізняються один від одного числом нейтронів, і, відповідно, нуклонних числом (масою ядра), називають ізотопами. Наприклад, хімічний елемент водень має три ізотопи: протий (в ядрі один протон і немає нейтронів), дейтерій або (в ядрі один протон і один нейтрон) і тритій або (в ядрі один протон і два нейтрони). Багато елементів в природі мають по кілька ізотопів. Тому відносна атомна маса елемента розраховується значеннями відносних атомних мас ізотопів з урахуванням їх масової частки в природі.

Наприклад, визначимо середню атомну масу природного хлору, який існує у вигляді двох ізотопів: 35 Cl мас 75,5% і 37 Cl мас 24,5%. Для цього скористаємося формулою:

Всі ізотопи діляться на стабільні і радіоактивні. Стабільні ізотопи не підлягають радіоактивного розпаду, тому вони зберігаються в природних умовах. Стабільні ізотопи зустрічаються у всіх «парних» елементів і в більшості «непарних» з порядковим номером меншим або рівним вісімдесяти трьох. У елементів, розташованих в періодичній системі після вісмут все нукліди є радіоактивними. Радіоактивні ізотопи діляться в свою чергу на природні та штучні. І природні, і штучні ізотопи самопливом розпадаються, випромінюючи при цьому α - або β - частинки до тих пір, поки не утвориться стабільний ізотоп. Хімічні властивості всіх ізотопів, в основному, однакові. Ці властивості визначаються зарядом ядра, а не його масою.