Склад ядра атома

Склад ядра атома. Розрахунок протонів і нейтронів

Відповідно до сучасних уявлень, атом складається з ядра і розташованих навколо нього електронів. Ядро атома, в свою чергу, складається з менших елементарних частинок - з певної кількості протонів і нейтронів (загальноприйнята назва для яких - нуклони), пов'язаних між собою ядерними силами.

Кількість протонів в ядрі визначає будову електронної оболонки атома. А електронна оболонка визначає фізико-хімічні властивості речовини. Число протонів відповідає порядковому номеру атома в періодичній системі хімічних елементів Менделєєва, іменується також Зарядове число, атомний номер, атомне число. Наприклад, число протонів у атома Гелія - ​​2. В періодичній таблиці він стоїть під номером 2 і позначається як He2 Символом для позначення кількості протонів служить латинська буква Z. При записи формул часто цифра, яка вказує на кількість протонів, розташовується знизу від символу елемента або праворуч , або ліворуч: He2 / 2 He.

Кількість нейтронів відповідає певному ізотопу того чи іншого елемента. Ізотопи - це елементи з однаковим атомним номером (однаковою кількістю протонів і електронів), але з різним масовим числом. Масове число - загальна кількість нейтронів і протонів в ядрі атома (позначається латинською буквою А). При записи формул масове число вказується вгорі символу елемента з однієї зі сторін: He 4 2/4 2 He (Ізотоп Гелія - ​​Гелій - 4)

Таким чином, щоб дізнатися число нейтронів в тому чи іншому ізотопі, слід від загального масового числа відняти число протонів. Наприклад, нам відомо, що в атомі Гелія-4 He 4 2 Містить 4 елементарні частинки, так як масове число ізотопу - 4. При цьому нам відомо, що He 4 2 меет 2 протона. Віднявши від 4 (загальне масове число) 2 (к-ть протонів) отримуємо 2 - кількість нейтронів в ядрі Гелія-4.

ПРОЦЕС РОЗРАХУНКУ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО У ядрі атома. Як приклад ми не випадково розглянули Гелій-4 (He 4 2), ядро ​​якого складається з двох протонів і двох нейтронів. Оскільки ядро ​​Гелія-4, іменоване альфа-частинкою (α-частинка) володіє найбільшою ефективністю в ядерних реакціях, його часто використовують для експериментів в цьому напрямку. Варто відзначити, що в формулах ядерних реакцій найчастіше замість He 4 2 використовується символ α.

Саме за участю альфа-частинок була проведена Е. Резерфордом перша в офіційній історії фізики реакція ядерного перетворення. В ході реакції α-частинками (He 4 2) «бомбардувалися» ядра ізотопу азоту (N 14 7), внаслідок чого утворився ізотоп оксигена (O 17 8) і один протон (p 1 + 1)

Дана ядерна реакція виглядає наступним чином:

Здійснимо розрахунок кількості фантомних частинок По до і після даного перетворення.

ДЛЯ РОЗРАХУНКУ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО НЕОБХІДНО:
Крок 1. Порахувати кількість нейтронів і протонів в кожному ядрі:
- кількість протонів зазначено в нижньому показнику;
- кількість нейтронів дізнаємося, віднявши від загального масового числа (верхній показник) кількість протонів (нижній показник).

Крок 2. Порахувати кількість фантомних частинок За в атомному ядрі:
- помножити кількість протонів на кількість фантомних частинок По, що містяться в 1 протоні;
- помножити кількість нейтронів на кількість фантомних частинок По, що містяться в 1 нейтрони;

Крок 3. Скласти кількість фантомних частинок По:
- скласти отримане кількість фантомних частинок За в протонах з отриманим кількістю в нейтронах в ядрах до реакції;
- скласти отримане кількість фантомних частинок За в протонах з отриманим кількістю в нейтронах в ядрах після реакції;
- порівняти кількість фантомних частинок По до реакції з кількістю фантомних частинок За після реакції.

ПРИКЛАД розгорнутих ОБЧИСЛЕННЯ КІЛЬКОСТІ фантомні частинок ПО в ядрах АТОМІВ.
(Ядерна реакція за участю α-частинки (He 4 2), провёденная Е. Резерфордом в 1919 році)

Кількість протонів: 7
Кількість нейтронів: 14-7 = 7
Кількість фантомних частинок По:
в 1 протоні - 12 За, значить в 7 протонах: (12 х 7) = 84;
в 1 нейтрони - 33 За, значить в 7 нейтронах: (33 х 7) = 231;
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 84 + 231 = 315

He 4 2
Кількість протонів - 2
Кількість нейтронів 4-2 = 2
Кількість фантомних частинок По:
в 1 протоні - 12 За, значить в 2 протонах: (12 х 2) = 24
в 1 нейтрони - 33 За, значить в 2 нейтронах: (33 х 2) = 66
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 24 + 66 = 90

Разом, кількість фантомних частинок По до реакції

ПІСЛЯ РЕАКЦІЇ (O 17 8) і один протон (p 1 + 1):
O 17 8
Кількість протонів: 8
Кількість нейтронів: 17-8 = 9
Кількість фантомних частинок По:
в 1 протоні - 12 За, значить в 8 протонах: (12 х 8) = 96
в 1 нейтрони - 33 За, значить в 9 нейтронах: (9 х 33) = 297
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 96 + 297 = 393

p 1 + 1
Кількість протонів: 1
Кількість нейтронів: 1-1 = 0
Кількість фантомних частинок По:
В 1 протоні - 12 За
Нейтрони відсутні.
Загальна кількість фантомних частинок За в ядрі: 12

Разом, кількість фантомних частинок За після реакції
(O 17 8+ p 1 + 1):
393 + 12 = 405

Порівняємо кількість фантомних частинок По до і після реакції: