Строение атомов и их ядер

Нейтроны обозначают так: n0, а протоны так: p+. По массе нейтроны и протоны почти одинаковы — 1,675 · 10−24 г и 1,673 · 10−24 г.

(

http://atomas.ru/education/Shizika/1.

2.htm)

Правда, считать массу таких маленьких частиц в граммах очень неудобно, поэтому ее выражают в углеродных единицах, каждая из которых равна 1,673 · 10−24 г.(там же) Для каждой частицы получают относительную атомную массу, равную частному от деления массы атома (в граммах) на массу углеродной единицы. Относительные атомные массы протона и нейтрона равны 1, а вот заряд у протонов положительный и равен +1, в то время как у нейтронов заряда нет.

Ядерные частицы (протоны и нейтроны), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами; по своей природе эти силы не могут быть ни электрическими, ни гравитационными, а по величине они на много порядков превышают силы, связывающие электроны с ядром.

Первое представление об истинных размерах ядра давали опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц в тонких металлических фольгах. Частицы глубоко проникали сквозь электронные оболочки и отклонялись, приближаясь к заряженному ядру. Эти опыты явно свидетельствовали о малых размерах центрального ядра и указали на способ определения ядерного заряда. Резерфорд установил, что альфа-частицы приближаются к центру положительного заряда на расстояние примерно 10−14 м, а это позволило ему сделать вывод, что таков максимально возможный радиус ядра.

На основе таких предположений Бор построил свою квантовую теорию атома, успешно объяснившую дискретные спектральные линии, фотоэффект, рентгеновское излучение и периодическую систему элементов. Однако в теории Бора ядро рассматривалось как положительный точечный заряд.

Пpотоны и нейтpоны, составляющие ядpа атомов, имеют общее название нуклонов. То, что их объединяет, — это способность пpевpащения дpуг в дpуга (конечно, с поpождением новых частиц, поскольку нейтpоны электpически нейтpальны, а пpотоны — заpяженные частицы).

Атомные ядра могут быть стабильными, т. е. живущими неограниченно долго, и нестабильными, испытывающие спонтанные (радиоактивные) превращения.

Основными характеристиками стабильного атомного ядра являются число нуклонов в ядре, электрический заряд ядра, масса ядра, энергия связи ядра, размер ядра, спин ядра, магнитный и электрический моменты ядра, четность волновой функции, изотопический спин, статистика.

Нестабильные ядра имеют ряд дополнительных характеристик, таких как тип радиоактивного превращения, среднее время жизни, энергия, выделяемая при распаде.

Ядра могут находиться в различных энергетических состояниях и как любая квантовая система имеют свою, присущую только ядру данного нуклида, систему энергетических уровней. Состояние с наименьшей энергией называется основным, остальные — возбужденными. Ядра в возбужденных состояниях неустойчивы и, в отличие от основных состояний, могут находиться в возбужденных состояниях ограниченное время, испытывая спонтанные переходы в состояния с меньшей энергией.

Заключение

Как вы уже могли заметить, атомы, первоначально считавшиеся неделимыми, представляют собой сложные системы. Они имеют массивное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, вокруг которого в пустом пространстве движутся электроны. Пpотоны и нейтpоны, составляющие ядpа атомов, имеют общее название нуклонов. В настоящее время твердо установлено и не вызывает сомнений, что в составе атома имеется ядро (Резерфорд, 1911 г.). Атомные ядра обладают целым рядом свойств, которые позволяют отличать ядра отдельных химических элементов друг от друга, и в то же время являются общими характеристиками для всех ядер.

Представления о строении атома радикально изменились в 20 в. под влиянием новых теоретических идей и экспериментальных данных. Дело в том, что знание внутреннего устройства атома позволяет объяснять и даже предсказывать многочисленные свойства окружающих нас веществ.

Список литературы

Основы химии/ А. В. Мануйлов, И. В. Родионов. — М., 2001

Структура ядра/. Л. Айзенбуд, Е. Вигнер .- М., 1959

Физика ядра/М.Престон. — М., 1964

Химия" N 1, 1993.

электр. версия

http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov1/04.html

http://atomas.ru/education/Shizika/1.

2.htm

www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Sketch₈.html

http://www.alhimik.ru/teleclass/glava2/gl-2−1.shtml

www.wikipedia.ru

www.krugosvet.ru

Приложение № 1

Таблица 3. Важнейшие характеристики электрона, протона и нейтрона

(Загорский В. В. Строение атома и Периодический закон / «Химия» N 1, 1993.

электр. версия

http://www.chem.msu.su/rus/school/zhukov1/04.html)

Характеристика Электрон Протон Нейтрон Год открытия 1897 1919 1932

Первооткрыватель Джозеф Джон Томсон Эрнест Резерфорд Джеймс Чедвик Символ е- p+ no Масса: обозначениезначение m (e-)9,108. 10−31 кг m (p+)1,673. 10−27 кг m (no)1,675. 10−27 кг Электрический заряд -1,6. 10−19 Кл = -1е +1,6. 10−19 Кл = +1е 0 Радиус? 10−15 м 10−15 м Название «электрон» происходит от греческого слова, означающего «янтарь». Название «протон» происходит от греческого слова, означающего «первый».

Название «нейтрон» происходит от латинского слова, означающего «ни тот, ни другой» (имеется в виду его электрический заряд).

Знаки «-», «+» и «0» в символах частиц занимают место правого верхнего индекса.

Размер электрона столь мал, что в физике (в рамках современной теории) вообще считается некорректным говорить об измерении этой величины.

Приложение № 2

(

http://www.alhimik.ru/teleclass/glava2/gl-2−1.shtml)

Рисунок 4

Схема опытов Резерфорда по обнаружению протонов в продуктах расщепления ядер. К — свинцовый контейнер с радиоактивным источником α-частиц, Ф — металлическая фольга, Э — экран, покрытый сульфидом цинка, М — микроскоп.