Строение ядра.
Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ
Игорь Вячеславович Яковлев.
Темы кодификатора ЕГЭ: нуклонная модель ядра, заряд ядра, массовое число ядра.
После опытов Резерфорда, прояснивших устройство атома, возник естественный вопрос: из чего состоит атомное ядро? Ответа пришлось ждать двадцать лет - до открытия нейтрона.
Ядро самого простого атома водорода, как вы помните, было названо протоном. Протон имеет положительный заряд
Кл (равный по модулю заряду электрона) и массу
кг. Масса протона примерно в 1836 раз больше массы электрона.
Нейтрон был открыт в 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком. Масса нейтрона
кг оказалась очень близка к массе протона. Однако, в отличие от протона, нейтрон не имеет электрического заряда.
Открытие нейтрона послужило ключом к пониманию устройства атомного ядра.
Нуклонная модель ядра.
Сразу после открытия нейтрона несколько физиков одновременно высказали идею протонно-нейтронной, или нуклонной , модели ядра. Согласно этой модели ядро состоит из протонов и нейтронов. Будучи "кирпичиками", из которых строится ядро, протоны и нейтроны получили общее название нуклонов. (От лат. nucleus - ядро.)
Модель атомного ядра показана на рис. 1. Красным цветом условно изображены протоны, чёрным - нейтроны.
 |
Рис. 1. Модель ядра атома |
Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается Z. Заряд ядра, следовательно, равен Ze. Поскольку атом в целом электрически нейтрален, величина Z совпадает с числом электронов в атоме. Зарядовое число, таким образом, есть не что иное, как порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева.
Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается A. Число нейтронов в ядре тогда будет равно A-Z.
Запись
означает, что в ядре элемента X содержится A нуклонов, из которых Z являются протонами. Например, ядро алюминия
состоит из 27 нуклонов, а именно из 13 протонов и 14 нейтронов. Ядро гелия
- так называемая
-частица - состоит из двух протонов и двух нейтронов.
Изотопы.
Что будет, если изменить число нейтронов ядре? Какие-то свойства вещества в результате должны поменяться - например, плотность. Однако все химические свойства при этом останутся прежними - ведь за них отвечает зарядовое число Z, а оно-то не менялось!
Изотопы - это разновидности одного и того же химического элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре.
Например, у водорода три изотопа: обычный
, дейтерий
и тритий
. А химический элемент уран имеет 26 изотопов! В природе наиболее распространён уран
, а в атомной энергетике и ядерном оружии используется уран
.
Изотопы совершенно идентичны в отношении химических свойств, и их невозможно разделить никакими химическими методами. Оказывается, почти любой элемент таблицы Менделеева представляет собой смесь изотопов в различных пропорциях - вот почему атомные массы химических элементов не равны целым числам. Как правило, атомная масса всё же достаточно близка к целому числу, поскольку в природе доминирует изотоп именно с такой атомной массой (например, в природном уране доля изотопа
составляет 93%; соответственно, в таблице Менделеева мы видим атомную массу урана, равную 238,03). Но бывают и исключения: так, атомная масса хлора равна 35,5.
Изотопы могут различаться также своими радиоактивными свойствами: у одного и того же химического элемента могут быть как стабильные изотопы, так и подверженные радиоактивному распаду (например, углерод
стабилен, а изотоп
- радиоактивен). Собственно, именно это наблюдение - что вроде бы одно и то же вещество бывает то радиоактивным, то нет - и навело в своё время на мысль о существовании изотопов. Радиоактивность будет темой следующей темы.
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими статьями.
Информация на странице «Строение ядра.» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из разделов нашего сайта.
Публикация обновлена:
06.09.2023