Структурата на атомното ядро
Структурата на атомното ядро
През 1911 г. в резултат на изследване, проведено от Ръдърфорд върху разсейването на α-частиците при преминаване през материя, е открит протон - ядрото на водороден атом, което има положителен електрически заряд, равен на модула на заряда на електрона.
Зарядът на ядрото на атома
Английският физик G. Moseley прогнозира през 1913 г., че зарядът на атомното ядро еq,=Ze, къдетоe е елементарен електрически заряд;Z - поредният номер на елемента в периодичната таблица, определя броя на електроните в атома. Химическите свойства зависят само от номера на заряда. Немските учени W. Bothe и G. Becker, изучавайки реакциите (1930 г.), които възникват при облъчване на берилий с α-частици, откриват ново лъчение, което има много висока проникваща способност.
През 1932 г. английският физик Дж. Чадуик излага хипотеза: берилиевите лъчи се състоят от неутрални частици, чиято маса е близка до тази на протона. Те бяха нареченинеутрони.
По-нататъшни изследвания показват, че неутронът е нестабилна частица: свободният неутрон се разпада на протон, електрон и неутрино, частица, лишена от маса на покой, за 15 минути.
Неутронна маса mn=1838,6 електронни маси, протонна маса mp= 1836,1 електронни маси, mn > mp с приблизително 2,5 електронни маси. След откриването на неутрона Д. Д. Иваненко и В. Хайзенберг излагат хипотеза за протонно-неутронната структура на ядрото.
В ядрото протонът и неутронът са неразличими, поради което се наричат нуклони (ядрени частици). Броят на протоните Z, броят на неутроните N, масовото число е общият брой нуклони в ядрото A..
Z -ядрено зареждане,
номер на елемент в периодичната таблица
N- номернеутрони
Означението на химичните елементи (ядра) в атомната и ядрената физика.
, където X е символът на химичен елемент.
- протон; - неутрон; - електрон; -частица;
Видове радиоактивен разпад
(правила за смяна)
Алфа разпад
Трансформацията на атомните ядра, придружена от излъчване на а-частици, се нарича алфа разпад. Теорията е създадена от G.A. Гамов през 1930-32 г. въз основа на квантовомеханичния тунелен ефект.
Най-стабилното от всички образувания вътре в ядрото е образуването на два протона и два неутрона. Ако по време на разпределението на енергията между частиците на ядрото тази формация ще има енергия, по-голяма от енергията на свързване, тогава тя ще напусне ядрото под формата на a-частица.
Ако е родителското ядро, тогава трансформацията на това ядро по време на a.-разпад се извършва съгласно следната схема (правило за изместване): където е символът на дъщерното ядро; - ядрото на атома на хелия; hv е квантът енергия, излъчен от ядрото.
По време на алфа разпада химичен елемент измества две клетки наляво в периодичната таблица.
Бета разпад Теорията е създадена през 1930 г. Енрико Ферми.
Радиоактивните ядра могат да излъчват поток от електрони, които се раждат, според хипотезата на Ферми, в резултат на превръщането на неутроните в протони. В съответствие с правилото за изместване масовото число на ядрото не се променя: .
По време на β-разпада химичен елемент се премества с една клетка надясно в периодичната система на Менделеев и в допълнение към електроните се излъчват антинеутрино,
Гама-лъчението възниква по време на ядрени трансформации и е електромагнитно излъчване. Има висока енергия.
Е. Ръдърфорд установява, че въздухът се йонизира най-силно от α-лъчите, в по-малка степен от β-лъчите и много зле от γ-лъчите. Ето защопроникващата способност се оказа най-малка за α-лъчите (лист хартия; няколко сантиметра слой въздух), а β-лъчите преминават през алуминиева пластина с дебелина няколко милиметра. Проникващата способност на γ-лъчите е много висока (например за алуминий - плочи с дебелина десетки сантиметри).