Fiecare atom este alcătuit din miezuriŞi înveliș atomic, care includ diverse particule elementare - nucleoniiŞi electroni(Fig. 5.1). Nucleul este partea centrală a unui atom, conținând aproape întreaga masă a atomului și având o sarcină pozitivă. Miezul este format din protoniŞi neutroni, care sunt stări dublu încărcate ale unei particule elementare - nucleonul. Sarcina de protoni +1; neutron 0.

Încărcare de bază atomul este egal Z . ē , Unde Z– numărul de serie al elementelor (numar atomic)în tabelul periodic al lui Mendeleev, egal cu numărul de protoni din nucleu; ē – sarcina electronilor.

Numărul de nucleoni dintr-un nucleu se numește numărul de masă al elementului(O):

O = Z + N,

Unde Z– numărul de protoni; N– numărul de neutroni din nucleul atomic.

Pentru protoni și neutroni numărul de masă este luat egal cu 1, pentru electroni egal cu 0.

Orez. 5.1. Structura atomică

Următoarele denumiri pentru orice element chimic sunt în general acceptate: X: , Aici O- numărul de masă, Z– numărul atomic al elementului.

Nucleele atomice ale aceluiași element pot conține numere diferite de neutroni N. Aceste tipuri de nuclee atomice se numesc izotopi a acestui element. Astfel, izotopii au: același număr atomic, dar numere de masă diferite O. Majoritatea elementelor chimice sunt un amestec de diferiți izotopi, de exemplu izotopii uraniului:

.

Nucleele atomice ale diferitelor elemente chimice pot avea același număr de masă O(cu un număr diferit de protoni Z). Aceste tipuri de nuclee atomice se numesc izobare. De exemplu:

– – – ; –

Masa atomica

Pentru a caracteriza masa atomilor și moleculelor, se folosește conceptul masa atomica M este o valoare relativă care se determină în raport cu
la masa atomului de carbon și se ia egal cu m a = 12.000.000 Pentru
a fost introdusă definiția absolută a masei atomice unitate atomică
mase(a.m.u.), care este definită în raport cu masa unui atom de carbon sub următoarea formă:

.

Apoi masa atomică a elementului poate fi determinată astfel:

Unde M– masa atomică a izotopilor elementului în cauză. Această expresie facilitează determinarea masei nucleelor ​​elementelor, particulelor elementare, particulelor - produse ale transformărilor radioactive etc.

Defect de masă nucleară și energie nucleară de legare

Energia de legare a nucleonilor– o mărime fizică egală numeric cu munca care trebuie făcută pentru a îndepărta un nucleon dintr-un nucleu fără a-i conferi energie cinetică.

Nucleonii sunt legați în nucleu datorită forțelor nucleare, care depășesc semnificativ forțele de repulsie electrostatică care acționează între protoni. Pentru a diviza un nucleu, este necesar să depășim aceste forțe, adică să consumați energie. Combinația de nucleoni pentru a forma un nucleu, dimpotrivă, este însoțită de eliberarea de energie, care se numește energie nucleară de legareΔ W Sf:

,

unde este așa-numitul defect de masă a miezului; Cu ≈ 3 . 10 8 m/s – viteza luminii în vid.

Energia de legare nucleară– o mărime fizică egală cu munca care trebuie făcută pentru a împărți un nucleu în nucleoni individuali fără a le conferi energie cinetică.

Când se formează un nucleu, masa acestuia scade, adică masa nucleului este mai mică decât suma maselor nucleonilor săi constituenți, această diferență se numește defect de masăΔ m:

Unde m p– masa protonilor; m n– masa neutronilor; m nucleu – masa nucleului.

La trecerea de la masa miezului m nucleu la masele atomice ale elementului m Ei bine, această expresie poate fi scrisă în următoarea formă:

Unde m H – masa hidrogenului; m n–masa neutronilor și m a este masa atomică a elementului, determinată prin unitate de masă atomică(a.e.m.).

Criteriul de stabilitate a unui nucleu este corespondența strictă a numărului de protoni și neutroni din acesta. Pentru stabilitatea nucleelor ​​este valabilă următoarea relație:

,

Unde Z– numărul de protoni; O– numărul de masă al elementului.

Din cele aproximativ 1.700 de tipuri de nuclee cunoscute până în prezent, doar aproximativ 270 sunt stabile. În plus, în natură predomină nucleele pare-pare (adică, cu un număr par de protoni și neutroni), care sunt deosebit de stabile.

Radioactivitate

Radioactivitate– transformarea izotopilor instabili ai unui element chimic în izotopi ai altui element chimic cu eliberarea unor particule elementare. Exista: radioactivitate naturala si artificiala.

Principalele tipuri includ:

– radiația α (dezintegrare);

– radiația β (dezintegrare);

– fisiunea spontană a nucleului.

Nucleul unui element în descompunere se numește maternă, iar nucleul elementului rezultat este filiale. Dezintegrarea spontană a nucleelor ​​atomice respectă următoarea lege a dezintegrarii radioactive:

Unde N 0 – numărul de nuclee dintr-un element chimic la momentul inițial de timp; N– numărul de nuclee la un moment dat t; – așa-numita „constantă de dezintegrare”, care este fracția de nuclee care se dezintegra pe unitatea de timp.

Reciproca constantei de dezintegrare caracterizează durata medie de viață a izotopului. O caracteristică a stabilității nucleelor ​​în raport cu degradarea este viata de injumatatire, adică timpul în care numărul inițial de nuclee este înjumătățit:

Relația dintre și:

, .

În timpul dezintegrarii radioactive se produce legea conservarii sarcinii:

,

unde este sarcina „fragmentelor” degradate sau rezultate (formate); Şi regula de conservare a numerelor de masă:

unde este numărul de masă al „fragmentelor” formate (dezintegrate).

5.4.1. dezintegrarea α și β

dezintegrarea α reprezintă radiația de la nucleele de heliu. Caracteristic nucleelor ​​„grele” cu numere de masă mari O> 200 și încărcați z > 82.

Regula deplasării pentru dezintegrarea α este următoarea (se formează un nou element):

.

; .

Rețineți că dezintegrarea α (radiația) are cea mai mare capacitate de ionizare, dar cea mai scăzută permeabilitate.

Se disting următoarele tipuri: β-degradare:

– β-decay electronic (β – -decay);

– dezintegrarea pozitronului β (β + -decay);

– captura electronică (k-capture).

β–degradare apare atunci când există un exces de neutroni cu eliberarea de electroni și antineutrini:

.

β+-degradare apare atunci când există un exces de protoni cu eliberarea de pozitroni și neutrini:

.

Pentru captura electronică ( k-capta) Următoarea transformare este tipică:

.

Regula deplasării pentru dezintegrarea β este următoarea (se formează un nou element):

Pentru β – -degradare: ;

Pentru β + -dezintegrare: .

Dezintegrarea β (radiația) are cea mai scăzută capacitate de ionizare, dar cea mai mare permeabilitate.

radiațiile α și β sunt însoțite radiația γ, care este radiația fotonilor și nu este un tip independent de radiație radioactivă.

Fotonii γ sunt eliberați atunci când energia atomilor excitați scade și nu provoacă o modificare a numărului de masă Oși schimbarea taxei Z. radiația γ are cea mai mare putere de penetrare.

Activitatea radionuclizilor

Activitatea radionuclizilor– o măsură a radioactivității care caracterizează numărul de dezintegrari nucleare pe unitatea de timp. Pentru o anumită cantitate de radionuclizi într-o anumită stare de energie la un moment dat în timp, activitatea O este dat sub forma:

unde este numărul așteptat de transformări nucleare spontane (numărul de descompunere nucleară) care au loc într-o sursă de radiații ionizante într-un interval de timp .

Se numește transformare nucleară spontană dezintegrare radioactivă.

Unitatea de măsură pentru activitatea radionuclizilor este secunda reciprocă (), care are o denumire specială becquerel (Bq).

Becquerel este egal cu activitatea unui radionuclid într-o sursă în care, într-un timp de 1 sec. are loc o transformare nucleară spontană.

unitate de activitate non-sistem – curie (Ku).

Curie este activitatea unui radionuclid într-o sursă în care timp de 1 sec. se întâmplă 3.7 . 10 10 transformări nucleare spontane, adică 1 Ku = 3,7 . 10 10 Bq.

De exemplu, aproximativ 1 g de radiu pur dă o activitate de 3,7 . 10 10 descompuneri nucleare pe secundă.

Nu toți nucleii de radionuclizi se descompun simultan. În fiecare unitate de timp, se produce transformarea nucleară spontană cu o anumită proporție de nuclei. Proporția transformărilor nucleare este diferită pentru diferiți radionuclizi. De exemplu, din numărul total de nuclee de radiu, 1,38 se descompun în fiecare secundă . parte, și din numărul total de nuclee de radon - 2.1 . Parte. Fracția de nuclee care se descompun pe unitate de timp se numește constantă de dezintegrare λ .

Din definițiile de mai sus rezultă acea activitate O raportat la numărul de atomi radioactivi Nîn sursă la un moment dat prin relația:

În timp, numărul de atomi radioactivi scade conform legii:

, (3) – 30 ani, radon de suprafață sau liniar activitate.

Alegerea unităților specifice de activitate este determinată de sarcina specifică. De exemplu, activitatea în aer se exprimă în becquereli pe metru cub (Bq/m 3) - activitate volumetrică. Activitatea în apă, lapte și alte lichide este, de asemenea, exprimată ca activitate volumetrică, deoarece cantitatea de apă și lapte este măsurată în litri (Bq/L). Activitatea în pâine, cartofi, carne și alte produse este exprimată ca activitate specifică (Bq/kg).

Este evident că efectul biologic al radionuclizilor asupra corpului uman va depinde de activitatea lor, adică de cantitatea de radionuclid. Prin urmare, activitatea volumetrică și specifică a radionuclizilor din aer, apă, alimente, construcții și alte materiale sunt standardizate.

Deoarece într-o anumită perioadă de timp o persoană poate fi iradiată în diferite moduri (de la intrarea radionuclizilor în organism până la iradierea externă), toți factorii de radiație sunt asociați cu o anumită valoare, care se numește doza de radiație.

Adăugați site-ul la marcaje

Conceptul de atom. Structura atomului și a nucleului atomic

Un atom este cea mai mică particulă element, păstrându-i caracteristicile.

Atomii diferitelor elemente sunt diferiți unul de celălalt. Deoarece există peste 100 de elemente diferite, există peste 100 de tipuri diferite de atomi.

Figura 1-2. Părți ale unui atom.

Fiecare atom are un nucleu , situat în centrul atomului. Conține particule încărcate pozitiv - protoni și particule neîncărcate - neutroni.

Electronii, particule încărcate negativ, orbitează în jurul nucleelor ​​(vezi Figura 1-2).

Numărul de protoni din nucleul unui atom se numește numărul atomic al elementului.

Orez. 1-3. Electronii aflați în învelișuri din jurul nucleului.

Numerele atomice ajută la distingerea unui element de altul. Fiecare element are o greutate atomică. Greutatea atomică este masa unui atom, care este determinată de numărul total de protoni și neutroni din nucleu. Electronii nu contribuie practic la masa totală a atomului, masa unui electron este doar 1/1845 din masa unui proton și poate fi neglijată.

Electronii se rotesc pe orbite concentrice în jurul nucleului. Fiecare orbită se numește coajă. Aceste cochilii sunt umplute în următoarea secvență: prima coajă K este umplută, apoi L, M, N etc. (Vezi Figura 1-3). Numărul maxim de electroni care pot încăpea în fiecare înveliș este prezentat în Fig. 1-4.

Învelișul exterior se numește înveliș de valență, iar numărul de electroni conținut în ea se numește valență. Cu cât învelișul de valență este mai departe de nucleu , cu atât mai puțină atracție experimentează fiecare electron de valență din nucleu. Astfel, potențialul unui atom de a câștiga sau a pierde electroni crește dacă învelișul de valență nu este umplut și este situat suficient de departe de nucleu.

Orez. 1-4 și 1-5. Compoziția atomului.

Electronii învelișului de valență pot câștiga energie. Dacă acești electroni primesc suficientă energie de la forțele externe, ei pot părăsi atomul și deveni electroni liberi, mișcându-se aleatoriu de la atom la atom. Materialele care conțin un număr mare de electroni liberi se numesc conductori.

Orez. 1-6. Valența cuprului.

În fig. 1-5 compară conductivitățile diferitelor metale utilizate ca conductori . În tabel, argintul, cuprul și aurul au o valență de unu (vezi Figura 1-6). Cu toate acestea, argintul este un conductor mai bun, deoarece electronii săi de valență sunt legați mai slab.

Izolatoarele, spre deosebire de conductori, împiedică fluxul de electricitate. Izolatorii sunt stabili datorită faptului că electronii de valență ai unor atomi se atașează de alți atomi, umplându-le învelișurile de valență, prevenind astfel formarea de electroni liberi.

Orez. 1-7. Proprietăți dielectrice ale diferitelor materiale utilizate ca izolatori.

Materialele clasificate drept izolatori sunt comparate în Fig. 1-7. Mica este cel mai bun izolator deoarece are cel mai mic număr de electroni liberi în învelișurile sale de valență.

Semiconductorii ocupă o poziție intermediară între conductori și izolatori. Siliciul și germaniul sunt materiale semiconductoare.

Se spune că un atom care are același număr de electroni și protoni este neutru din punct de vedere electric. Un atom care câștigă unul sau mai mulți electroni nu este neutru din punct de vedere electric. Devine încărcat negativ și se numește ion negativ. Dacă un atom pierde unul sau mai mulți electroni, acesta devine încărcat pozitiv și se numește ion pozitiv. Procesul de câștig sau pierdere de electroni se numește ionizare. Ionizarea joacă un rol important în fluxul de curent electric.

DEFINIŢIE

Atom constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv, în interiorul căruia se află protoni și neutroni, iar electronii se mișcă pe orbite în jurul lui. Nucleul atomic situat în centru și aproape toată masa sa este concentrată în el.

Cantitatea de sarcină de pe nucleul unui atom determină elementul chimic căruia îi aparține acest atom.

Existența nucleului atomic a fost dovedită în 1911 de E. Rutherford și descrisă într-o lucrare intitulată „The Scattering of α and β Rays and the Structure of the Atom”. După aceasta, diverși oameni de știință au prezentat numeroase teorii ale structurii nucleului atomic (teoria picăturii (N. Bohr), teoria cochiliei, teoria clusterelor, teoria optică etc.).

Structura electronică a nucleului atomic

Conform conceptelor moderne, nucleul atomic este format din protoni încărcați pozitiv și neutroni neutri, care împreună se numesc nucleoni. Ele sunt ținute în miez datorită interacțiunilor puternice.

Numărul de protoni din nucleu se numește numărul de sarcină (Z). Poate fi determinat folosind Tabelul periodic al lui D.I Mendeleev - este egal cu numărul de serie al elementului chimic căruia îi aparține atomul.

Numărul de neutroni dintr-un nucleu se numește număr izotopic (N). Numărul total de nucleoni din nucleu se numește număr de masă (M) și este egal cu masa atomică relativă a unui atom al unui element chimic, indicată în Tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev.

Nucleii cu același număr de neutroni dar cu un număr diferit de protoni se numesc izotone. Dacă nucleul are același număr de protoni, dar neutroni diferiți - izotopi. În cazul în care numerele de masă sunt egale, dar compoziția nucleonilor este diferită - izobare.

Nucleul unui atom poate fi într-o stare stabilă (de bază) și într-o stare excitată.

Să luăm în considerare structura nucleului unui atom folosind exemplul elementului chimic oxigen. Oxigenul are numărul de serie 8 în Tabelul periodic al lui D.I Mendeleev și o masă atomică relativă de 16 amu. Aceasta înseamnă că nucleul atomului de oxigen are o sarcină egală cu (+8). Nucleul conține 8 protoni și 8 neutroni (Z=8, N=8, M=16), iar 8 electroni se mișcă pe 2 orbite în jurul nucleului (Fig. 1).

Orez. 1. Reprezentarea schematică a structurii atomului de oxigen.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Nucleul atomic este partea centrală a atomului, în care se concentrează cea mai mare parte a masei sale (mai mult de 99,9%). Nucleul este încărcat pozitiv; sarcina nucleului este determinată de elementul chimic căruia îi este atribuit atomul. Dimensiunile nucleelor ​​diferiților atomi sunt de câteva femtometre, care este de peste 10 mii de ori mai mică decât dimensiunea atomului însuși.

Nucleul atomic, considerat ca o clasă de particule cu un anumit număr de protoni și neutroni, este de obicei numit nuclid. Numărul de protoni dintr-un nucleu se numește numărul său de sarcină - acest număr este egal cu numărul atomic al elementului căruia îi aparține atomul din tabelul lui Mendeleev (Tabelul Periodic al Elementelor). Numărul de protoni din nucleu determină structura învelișului de electroni a unui atom neutru și, astfel, proprietățile chimice ale elementului corespunzător. Numărul de neutroni dintr-un nucleu se numește numărul său izotopic. Nucleii cu același număr de protoni și numere diferite de neutroni se numesc izotopi.

În 1911, Rutherford, în raportul său „The Scattering of α- and β-Rays and the Structure of the Atom” de la Manchester Philosophical Society, a declarat:

Imprăștirea particulelor încărcate poate fi explicată prin presupunerea unui atom care constă dintr-o sarcină electrică centrală concentrată într-un punct și înconjurat de o distribuție sferică uniformă a electricității opuse de mărime egală. Cu această aranjare a atomului, particulele α și β, atunci când trec la o distanță apropiată de centrul atomului, experimentează abateri mari, deși probabilitatea unei astfel de abateri este mică.

Astfel, Rutherford a descoperit nucleul atomic, iar din acest moment a început fizica nucleară, studiind structura și proprietățile nucleelor ​​atomice.

După descoperirea izotopilor stabili ai elementelor, nucleului celui mai ușor atom i s-a atribuit rolul unei particule structurale a tuturor nucleelor. Din 1920, nucleul atomului de hidrogen poartă numele oficial de proton. După teoria proton-electron intermediar a structurii nucleului, care a avut multe neajunsuri evidente, în primul rând, a contrazis rezultatele experimentale ale măsurătorilor spinilor și momentelor magnetice ale nucleelor, în 1932 James Chadwick a descoperit o nouă particulă neutră electric. numit neutron. În același an, Ivanenko și, independent, Heisenberg au emis ipoteza structurii proton-neutron a nucleului. Ulterior, odată cu dezvoltarea fizicii nucleare și a aplicațiilor sale, această ipoteză a fost complet confirmată.

Radioactivitate

Dezintegrarea radioactivă (din latinescul radius „rază” și āctīvus „activ”) este o modificare spontană a compoziției (sarcina Z, numărul de masă A) sau a structurii interne a nucleelor ​​atomice instabile prin emisia de particule elementare, raze gamma și/sau fragmente nucleare. Procesul de dezintegrare radioactivă se mai numește și radioactivitate, iar nucleele corespunzătoare (nuclizi, izotopi și elemente chimice) sunt radioactive. Substanțele care conțin nuclee radioactive se mai numesc și radioactive.

Legea dezintegrarii radioactive este o lege descoperită experimental de Frederick Soddy și Ernest Rutherford și formulată în 1903. Formularea modernă a legii:

ceea ce înseamnă că numărul dezintegrarilor într-un interval de timp t într-o substanță arbitrară este proporțional cu numărul N de atomi radioactivi de un anumit tip prezenți în probă.

În această expresie matematică, λ este constanta de dezintegrare, care caracterizează probabilitatea dezintegrarii radioactive pe unitatea de timp și are dimensiunea c −1. Semnul minus indică o scădere a numărului de nuclee radioactive în timp. Legea exprimă independența dezintegrarii nucleelor ​​radioactive unul față de celălalt și față de timp: probabilitatea dezintegrarii unui nucleu dat în fiecare unitate de timp ulterioară nu depinde de timpul care a trecut de la începutul experimentului și de numărul de nuclee rămase în probă.

Soluția acestei ecuații diferențiale este:

Sau, unde T este timpul de înjumătățire egal cu timpul în care numărul de atomi radioactivi sau activitatea probei scade de 2 ori.

12. Reacții nucleare.

O reacție nucleară este procesul de interacțiune a unui nucleu atomic cu un alt nucleu sau particulă elementară, însoțită de o modificare a compoziției și structurii nucleului. Consecința interacțiunii poate fi fisiunea nucleară, emisia de particule elementare sau fotoni. Energia cinetică a particulelor nou formate poate fi mult mai mare decât cea inițială și vorbesc despre eliberarea de energie printr-o reacție nucleară.

Tipuri de reacții nucleare

Reacția de fisiune nucleară este procesul de scindare a unui nucleu atomic în două (mai puțin frecvent trei) nuclee cu mase similare, numite fragmente de fisiune. Ca urmare a fisiunii, pot apărea și alți produși de reacție: nuclee ușoare (în principal particule alfa), neutroni și raze gamma. Fisiunea poate fi spontană (spontană) și forțată (ca rezultat al interacțiunii cu alte particule, în principal neutroni). Fisiunea nucleelor ​​grele este un proces exoenergetic, în urma căruia o mare cantitate de energie este eliberată sub formă de energie cinetică a produselor de reacție, precum și radiație.

Fisiunea nucleară servește ca sursă de energie în reactoarele nucleare și în armele nucleare.

Reacția de fuziune nucleară este procesul de fuziune a două nuclee atomice pentru a forma un nucleu nou, mai greu.

Pe lângă noul nucleu, în timpul reacției de fuziune, de regulă, se formează și diverse particule elementare și (sau) cuante de radiație electromagnetică.

Fără furnizarea de energie externă, fuziunea nucleelor ​​este imposibilă, deoarece nucleele încărcate pozitiv experimentează forțe de repulsie electrostatică - aceasta este așa-numita „barieră Coulomb”. Pentru a sintetiza nucleele, este necesar să se apropie de o distanță de ordinul 10–15 m, la care acțiunea de interacțiune puternică va depăși forțele de repulsie electrostatică. Acest lucru este posibil dacă energia cinetică a nucleelor ​​care se apropie depășește bariera coulombiană.

Reacția fotonucleară

Când un cuantic gamma este absorbit, nucleul primește un exces de energie fără a-și modifica compoziția nucleonilor, iar un nucleu cu un exces de energie este un nucleu compus. Ca și alte reacții nucleare, absorbția unui quantum gamma de către un nucleu este posibilă numai dacă sunt îndeplinite relațiile necesare de energie și spin. Dacă energia transferată către nucleu depășește energia de legare a unui nucleon din nucleu, atunci dezintegrarea nucleului compus rezultat are loc cel mai adesea cu emisia de nucleoni, în principal neutroni.

Înregistrarea reacțiilor nucleare

Metoda de scriere a formulelor pentru reacțiile nucleare este similară cu scrierea formulelor pentru reacțiile chimice, adică suma particulelor originale este scrisă în stânga, suma particulelor rezultate (produșii de reacție) este scrisă în dreapta și un săgeata este plasată între ele.

Astfel, reacția de captare radiativă a unui neutron de către un nucleu de cadmiu-113 se scrie după cum urmează:

Vedem că numărul de protoni și neutroni din dreapta și din stânga rămâne același (numărul barionic este conservat). Același lucru este valabil și pentru sarcinile electrice, numerele de leptoni și alte cantități (energie, moment, moment unghiular, ...). În unele reacții în care este implicată interacțiunea slabă, protonii se pot transforma în neutroni și invers, dar numărul lor total nu se modifică.

>> Structura nucleului atomic. Forțele nucleare

§ 104 STRUCTURA NUCLEULUI ATOMIC. FORȚELE NUCLARE

Imediat după ce neutronul a fost descoperit în experimentele lui Chadwick, fizicianul sovietic D. D. Ivanenko și omul de știință german W. Heisenberg au propus un model proton-neutron al nucleului în 1932. A fost confirmat de studiile ulterioare ale transformărilor nucleare și este acum general acceptat.

Modelul proton-neutron al nucleului. Conform modelului proton-neutron, nucleele constau din două tipuri de particule elementare - protoni și neutroni.

Deoarece atomul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric, iar sarcina protonului este egală cu modulul sarcinii electronului e, numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul de electroni din învelișul atomic. În consecință, numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul atomic al elementului Z din tabelul periodic al elementelor lui D.I.

Suma numărului de protoni Z și a numărului de neutroni N din nucleu se numește număr de masă și se notează cu litera A:

A = Z + N. (13,2)

Masele unui proton și ale unui neutron sunt aproape una de alta și fiecare este aproximativ egală cu o unitate de masă atomică. Masa electronilor dintr-un atom este mult mai mică decât masa nucleului său. Prin urmare, numărul de masă al nucleului este egal cu masa atomică relativă a elementului, rotunjită la cel mai apropiat număr întreg. Numerele de masă pot fi determinate prin măsurarea aproximativă a masei nucleelor ​​folosind instrumente care nu sunt foarte precise.

Izotopii sunt nuclee cu aceeași valoare, dar cu numere de masă diferite A, adică cu numere diferite de neutroni N.

Forțele nucleare. Deoarece nucleele sunt foarte stabile, protonii și neutronii trebuie să fie ținuți în interiorul nucleului de unele forțe, și chiar de unele foarte puternice. Care sunt aceste forțe? Putem spune imediat că acestea nu sunt forțe gravitaționale, care sunt prea slabe. Nici stabilitatea nucleului nu poate fi explicată prin forțe electromagnetice, deoarece repulsia electrică operează între protoni încărcați similar. Iar neutronii nu au sarcină electrică.

Aceasta înseamnă că între particulele nucleare - protoni și neutroni (se numesc nucleoni) - există forțe speciale numite forțe nucleare.

Care sunt principalele proprietăți ale forțelor nucleare? Forțele nucleare sunt de aproximativ 100 de ori mai mari decât forțele electrice (Coulomb). Acestea sunt cele mai puternice forțe dintre toate cele existente în natură. Prin urmare, interacțiunile particulelor nucleare sunt adesea numite interacțiuni puternice.

Interacțiunile puternice se manifestă nu numai în interacțiunile nucleonilor din nucleu. Acesta este un tip special de interacțiune inerent majorității particulelor elementare, împreună cu interacțiunile electromagnetice.

O altă caracteristică importantă a forțelor nucleare este raza lor scurtă de acțiune. Forțele electromagnetice slăbesc relativ lent odată cu creșterea distanței. Forțele nucleare se manifestă vizibil doar la distanțe egale cu dimensiunea nucleului (10 -12 -10 -13 cm), ceea ce a fost deja demonstrat de experimentele lui Rutherford privind împrăștierea particulelor de către nucleele atomice. Forțele nucleare sunt, ca să spunem așa, „un erou cu brațe foarte scurte”. O teorie cantitativă completă a forțelor nucleare nu a fost încă dezvoltată. Progrese semnificative în dezvoltarea sa au fost realizate destul de recent - în ultimii 10-15 ani.

Nucleele atomilor constau din protoni si neutroni. Aceste particule sunt reținute în nucleu de forțele nucleare.

Care sunt principalele caracteristici ale forțelor nucleare!