Mase atomskih jezgara su od posebnog interesa za identifikaciju novih jezgara, razumijevanje njihove strukture i predviđanje karakteristika raspada: vijek trajanja, mogući kanali raspada, itd.
Weizsäcker je prvi opisao mase atomskih jezgara na osnovu modela kapi. Weizsackerova formula omogućava izračunavanje mase atomskog jezgra M (A, Z) i vrijednosti energije vezivanja jezgra ako su poznati maseni broj A i broj protona Z u jezgru.
Weizsackerova formula za nuklearne mase je sljedeća:

gdje je mp = 938,28 MeV / s 2, mn = 939,57 MeV / s 2, a 1 = 15,75 MeV, a 2 = 17,8 MeV, a 3 = 0,71 MeV, a 4 = 23,7 MeV, a 5 = 34 MeV, = (+ 1, 0, -1), respektivno, za neparno-neparna jezgra, jezgra sa neparnim A, parno-parna jezgra.
Prva dva člana formule su zbroji masa slobodnih protona i neutrona. Ostali pojmovi opisuju energiju vezivanja jezgra:

• a 1 A uzima u obzir približnu konstantnost specifične energije vezivanja jezgra, tj. odražava svojstvo zasićenja nuklearnih sila;
• a 2 A 2/3 opisuje površinsku energiju i uzima u obzir činjenicu da su površinski nukleoni u jezgru slabije vezani;
• a 3 Z 2 / A 1/3 opisuje smanjenje energije vezivanja jezgra zbog Kulonove interakcije protona;
• a 4 (A - 2Z) 2 / A uzima u obzir svojstvo nezavisnosti naelektrisanja nuklearnih sila i djelovanje Paulijevog principa;
• a 5 A -3/4 uzima u obzir efekte parenja.

Parametri a 1 - a 5 uključeni u Weizsacker formulu odabrani su na način da optimalno opisuju mase jezgara u blizini β-stabilnog područja.
Međutim, od samog početka bilo je jasno da Weizsackerova formula ne uzima u obzir neke specifične detalje strukture atomskih jezgri.
Dakle, Weizsackerova formula pretpostavlja jednoliku raspodjelu nukleona u faznom prostoru, tj. u suštini, struktura ljuske atomskog jezgra je zanemarena. U stvari, struktura ljuske dovodi do nehomogenosti u distribuciji nukleona u jezgru. Rezultirajuća anizotropija srednjeg polja u jezgru također dovodi do deformacije jezgara u osnovnom stanju.

Preciznost s kojom Weizsackerova formula opisuje mase atomskih jezgara može se procijeniti na Sl. 6.1, koja pokazuje razliku između eksperimentalno izmjerenih masa atomskih jezgara i proračuna zasnovanih na Weizsackerovoj formuli. Odstupanje dostiže 9 MeV, što je oko 1% ukupne energije vezivanja jezgra. Istovremeno, jasno se vidi da su ova odstupanja sistematske prirode, što je posljedica strukture ljuske atomskih jezgara.
Odstupanje energije vezivanja jezgara od glatke krivulje predviđene modelom kap tečnosti bila je prva direktna indikacija strukture ljuske jezgra. Razlika u energijama vezivanja između parnih i neparnih jezgara ukazuje na prisustvo sila uparivanja u atomskim jezgrama. Odstupanje od "glatkog" ponašanja energija razdvajanja dva nukleona u jezgri između ispunjenih ljuski služi kao indikacija deformacije atomskih jezgara u osnovnom stanju.
Podaci o masama atomskih jezgara su u osnovi verifikacije različitih modela atomskih jezgara, stoga veliki značaj ima tačnost poznavanja masa jezgara. Mase atomskih jezgri se izračunavaju korištenjem različitih fenomenoloških ili poluempirijskih modela korištenjem različitih aproksimacija makroskopskih i mikroskopskih teorija. Trenutno postojeće formule mase dovoljno dobro opisuju mase (energije vezivanja) jezgara u blizini doline stabilnosti. (Tačnost procjene energije veze je ~ 100 keV). Međutim, za jezgre daleko od doline stabilnosti, nesigurnost u predviđanju energije vezivanja raste na nekoliko MeV. (sl. 6.2). Na slici 6.2 možete pronaći veze do radova koji daju i analiziraju različite formule mase.

Poređenje predviđanja različitih modela sa izmjerenim nuklearnim masama ukazuje da prednost treba dati modelima baziranim na mikroskopskom opisu koji uzima u obzir strukturu ljuske jezgara. Također treba imati na umu da je točnost predviđanja nuklearnih masa u fenomenološkim modelima često određena brojem parametara koji se u njima koriste. U pregledu su prikazani eksperimentalni podaci o masama atomskih jezgara. Osim toga, njihove vrijednosti koje se stalno ažuriraju mogu se naći u referentni materijali međunarodni sistem baze podataka.
Per poslednjih godina razvijene su različite metode za eksperimentalno određivanje masa atomskih jezgara s kratkim životnim vijekom.

Osnovne metode za određivanje masa atomskih jezgara

Navodimo, ne ulazeći u detalje, glavne metode za određivanje masa atomskih jezgara.

• Mjerenje energije β-raspada Q b je prilično uobičajena metoda za određivanje masa jezgara daleko od granice β-stabilnosti. Odrediti nepoznatu masu β-raspada jezgra A

,

koristi se omjer

M A = M B + m e + Q b / c 2.

Dakle, znajući masu konačnog jezgra B, može se dobiti masa početnog jezgra A. Beta raspad često dolazi do pobuđenog stanja konačnog jezgra, što se mora uzeti u obzir.

Ovaj odnos je zapisan za α-raspade od osnovnog stanja početnog jezgra do osnovnog stanja konačnog jezgra. Energije pobude se mogu lako uračunati. Tačnosti sa kojima se mase atomskih jezgara određuju iz energije raspada su ~ 100 keV. Ova metoda se široko koristi za određivanje masa superteških jezgara i za njihovu identifikaciju.

1. Mjerenje masa atomskih jezgara metodom vremena leta

Određivanje nuklearne mase (A ~ 100) sa tačnošću od ~ 100 keV je ekvivalentno relativnoj tačnosti merenja mase ΔM / M ~ 10 -6. Da bi se postigla ova tačnost, magnetska analiza se koristi zajedno sa merenjem vremena leta. Ova tehnika se koristi u spektrometru SPEG - GANIL (slika 6.3) i TOFI - Los Alamos. Magnetna krutost Bρ, masa čestice m, njena brzina v i naboj q povezani su relacijom

Dakle, znajući magnetsku krutost spektrometra B, moguće je odrediti m / q za čestice iste brzine. Ova metoda omogućava određivanje mase jezgara sa tačnošću od ~ 10 -4. Točnost mjerenja nuklearne mase može se povećati istovremenim mjerenjem vremena leta. U ovom slučaju, masa jona se određuje iz relacije

gdje je L baza leta, TOF je vrijeme leta. Letačke baze se kreću od nekoliko metara do 10 3 metara i omogućavaju da se tačnost mjerenja nuklearne mase dovede do 10 -6.
Značajnom povećanju tačnosti određivanja masa atomskih jezgara doprinosi i činjenica da se mase različitih jezgara mjere istovremeno, u jednom eksperimentu, a tačne vrijednosti masa pojedinih jezgara mogu se koristiti kao mjerila . Metoda ne dozvoljava razdvajanje osnovnog i izomernog stanja atomskih jezgara. Na GANIL-u se gradi postrojenje sa letnom bazom od ~3,3 km, što će povećati tačnost mjerenja nuklearne mase do nekoliko jedinica za 10 -7.

1. Direktno određivanje nuklearnih masa mjerenjem ciklotronske frekvencije

Za česticu koja rotira u konstantnom magnetskom polju B, frekvencija rotacije povezana je s njenom masom i nabojem omjerom

Uprkos činjenici da su metode 2 i 3 zasnovane na istom odnosu, tačnost u metodi 3 mjerenja ciklotronske frekvencije je veća (~ 10 -7), jer to je ekvivalentno korištenju dužeg raspona.

2. Mjerenje masa atomskih jezgri u skladišnom prstenu

   Ova metoda je korištena na prstenu za skladištenje ESR u GSI (Darmstadt, Njemačka). Metoda koristi Schottky detektor, primjenjiva je za određivanje masa jezgara sa životnim vijekom> 1 min. Metoda mjerenja ciklotronske frekvencije jona u akumulacionom prstenu koristi se u kombinaciji sa preliminarnim odvajanjem jona u hodu. Precizna mjerenja mase obavljena su na FRS-ESR postavci u GSI (slika 6.4). veliki broj jezgra u širokom rasponu masenih brojeva.

   Jezgra 209 Bi ubrzana do energije od 930 MeV/nukleon bila su fokusirana na berilijumsku metu debljine 8 g/cm 2 koja se nalazi na ulazu FRS. Kao rezultat fragmentacije 209 Bi, formira se veliki broj sekundarnih čestica u rasponu od 209 Bi do 1 H. Reakcioni produkti se odvajaju u hodu prema njihovoj magnetskoj tvrdoći. Debljina mete je odabrana tako da se proširi raspon jezgara koje istovremeno hvata magnetni sistem. Do proširenja raspona jezgri dolazi zbog činjenice da se čestice s različitim nabojem usporavaju na različite načine u berilijskoj meti. FRS separator fragmenata je podešen za prolazak čestica magnetske tvrdoće od ~ 350 MeV/nukleon. Kroz sistem sa odabranim opsegom naelektrisanja detektovanih jezgara (52 < Z < 83) može istovremeno proći kroz potpuno jonizovane atome (gole jone), jone slične vodoniku sa jednim elektronom ili ione slične helijumu, koji imaju dva elektrona. Budući da se brzina čestica tokom prolaska FRS-a praktično ne mijenja, oslobađanje čestica sa istom magnetskom krutošću odabire čestice sa M/Z vrijednošću s tačnošću od ~ 2%. Stoga je frekvencija okretanja svakog jona u ESR skladišnom prstenu određena omjerom M/Z. Ovo leži u osnovi precizne metode za mjerenje masa atomskih jezgara. Frekvencija rotacije jona se mjeri pomoću Schottky metode. Upotreba metode hlađenja jona u akumulacionom prstenu dodatno povećava tačnost određivanja masa za red veličine. Na sl. 6.5 prikazuje dijagram masa atomskih jezgara razdvojenih ovom metodom na GSI. Treba imati na umu da se opisanom metodom mogu identifikovati jezgra sa poluživotom dužim od 30 sekundi, što je određeno vremenom hlađenja snopa i vremenom analize.

   Na sl. 6.6 prikazuje rezultate određivanja mase izotopa 171 Ta u različitim stanjima naelektrisanja. U analizi su korišteni različiti referentni izotopi. Izmjerene vrijednosti se upoređuju sa podacima u tabeli (Wapstra).

3. Mjerenje nuklearnih masa pomoću Peningove zamke

   Nove eksperimentalne mogućnosti za precizno mjerenje masa atomskih jezgara otvaraju se kombinacijom ISOL metoda i ionskih zamki. Za jone sa vrlo malim kinetička energija a samim tim i mali radijus rotacije u jakom magnetnom polju, koriste se Peningove zamke. Ova metoda se zasniva na preciznom mjerenju frekvencije rotacije čestica

   ω = B (q/m),

   zarobljeni u jakom magnetnom polju. Preciznost mjerenja mase lakih jona može doseći ~ 10 -9. Na sl. 6.7 prikazuje ISOLTRAP spektrometar instaliran na ISOL-CERN separatoru.
   Glavni elementi ove postavke su sekcije za pripremu jonskog snopa i dvije Peningove zamke. Prva Peningova zamka je cilindar postavljen u magnetsko polje od ~ 4 T. Joni u prvoj zamci se dodatno hlade zbog sudara sa puferskim gasom. Na sl. 6.7 prikazuje raspodjelu mase jona sa A = 138 u prvoj Peningovoj zamci u zavisnosti od frekvencije rotacije. Nakon hlađenja i čišćenja, jonski oblak iz prve zamke se ubrizgava u drugu. Ovdje se masa jona mjeri rezonantnom frekvencijom rotacije. Rezolucija koja se postiže ovom metodom za kratkoživuće teške izotope je najveća i iznosi ~10 -7.

   Rice. 6.7 ISOLTRAP spektrometar

Atomska masa naziva se zbroj masa svih protona, neutrona i elektrona koji čine ovaj ili onaj atom ili molekulu. U poređenju sa protonima i neutronima, masa elektrona je veoma mala, pa se ne uzima u obzir u proračunima. Iako je ovo netačno sa formalne tačke gledišta, ovaj termin se često koristi za označavanje prosječne atomske mase svih izotopa elementa. U stvari, ovo je relativna atomska masa, koja se još naziva atomska težina element. Atomska težina je prosjek atomskih masa svih prirodnih izotopa elementa. Hemičari moraju razlikovati ove dvije vrste atomske mase kada rade svoj posao - netačna vrijednost atomske mase može, na primjer, dovesti do pogrešnog rezultata za prinos produkta reakcije.

Koraci

Pronalaženje atomske mase u periodnom sistemu elemenata

Naučite kako se piše atomska masa. Atomska masa, odnosno masa datog atoma ili molekula, može se izraziti u standardnim SI jedinicama - gramima, kilogramima i tako dalje. Međutim, zbog činjenice da su atomske mase izražene u ovim jedinicama izuzetno male, često se bilježe u jedinstvenim jedinicama atomske mase, ili skraćeno amu. - jedinice atomske mase. Jedna jedinica atomske mase jednaka je 1/12 mase standardnog izotopa ugljika-12.

• Jedinica za atomsku masu karakterizira masu jedna molitva ovog elementa u gramima... Ova vrijednost je vrlo korisna u praktičnim proračunima, jer se može koristiti za jednostavno pretvaranje mase određenog broja atoma ili molekula ove supstance kod moljca, i obrnuto.

1. Pronađite atomsku masu u periodni sistem Mendeljejev. Većina standardnih periodnih tablica sadrži atomske mase (atomske težine) svakog elementa. Po pravilu se prikazuju kao broj na dnu ćelije sa elementom, ispod slova koja označavaju hemijski element. Ovo obično nije cijeli broj, već decimalni razlomak.

   Zapamtite da periodična tablica navodi prosječne atomske mase elemenata. Kao što je ranije navedeno, relativne atomske mase naznačene za svaki element u periodični sistem, su prosječne vrijednosti masa svih izotopa atoma. Ovaj prosjek je vrijedan za mnoge praktične svrhe: na primjer, koristi se za izračunavanje molarne mase molekula s više atoma. Međutim, kada se radi o pojedinačnim atomima, ova vrijednost obično nije dovoljna.

   • Budući da je prosječna atomska masa prosječna vrijednost za nekoliko izotopa, vrijednost navedena u periodnom sistemu nije tacno vrijednost atomske mase bilo kojeg pojedinačnog atoma.
   • Atomske mase pojedinačnih atoma moraju se izračunati uzimajući u obzir tačan broj protona i neutrona u jednom atomu.

   Izračunavanje atomske mase pojedinačnog atoma

   1. Pronađite atomski broj datog elementa ili njegovog izotopa. Atomski broj je broj protona u atomima elementa; on se nikada ne mijenja. Na primjer, svi atomi vodika, i samo imaju jedan proton. Atomski broj natrijuma je 11, jer njegovo jezgro ima jedanaest protona, dok je atomski broj kiseonika osam, jer njegovo jezgro ima osam protona. Atomski broj bilo kojeg elementa možete pronaći u periodnoj tablici Mendeljejeva - u gotovo svim njegovim standardnim verzijama, ovaj broj je naveden iznad slovne oznake hemijski element... Atomski broj je uvijek pozitivan cijeli broj.

      • Pretpostavimo da nas zanima atom ugljika. U atomima ugljika uvijek postoji šest protona, tako da znamo da je njegov atomski broj 6. Osim toga, vidimo da je u periodnom sistemu, na vrhu ćelije sa ugljikom (C) broj "6", koji označava da atomski broj ugljika je šest.
      • Imajte na umu da atomski broj elementa nije jedinstveno povezan s njegovom relativnom atomskom masom u periodnom sistemu. Iako, posebno za elemente na vrhu tabele, može izgledati da je atomska masa elementa dvostruko veća od atomskog broja, ona se nikada ne izračunava množenjem atomskog broja sa dva.

   2. Pronađite broj neutrona u jezgru. Broj neutrona može biti različit za različite atome istog elementa. Kada dva atoma istog elementa sa istim brojem protona imaju različit broj neutrona, oni su različiti izotopi tog elementa. Za razliku od broja protona, koji se nikada ne mijenja, broj neutrona u atomima određenog elementa često se može mijenjati, pa se prosječna atomska masa elementa zapisuje kao decimalni razlomak sa vrijednošću koja leži između dva susjedna cijela broja.

      Zbrojite broj protona i neutrona. Ovo će biti atomska masa datog atoma. Zanemarite broj elektrona koji okružuju jezgro - njihova ukupna masa je izuzetno mala, tako da praktički ne utiču na vaše proračune.

   Izračunavanje relativne atomske mase (atomske težine) elementa

   1. Odredite koji se izotopi nalaze u uzorku. Hemičari često određuju omjer izotopa u određenom uzorku koristeći poseban instrument koji se zove maseni spektrometar. Međutim, tokom obuke, ovi podaci će vam biti dostavljeni u uslovima zadataka, kontrole i tako dalje u obliku vrednosti preuzetih iz naučne literature.

      • U našem slučaju, recimo da imamo posla sa dva izotopa: ugljenikom-12 i ugljenikom-13.

   2. Odredite relativni sadržaj svakog izotopa u uzorku. Za svaki element nalaze se različiti izotopi različiti omjeri... Ovi omjeri su gotovo uvijek izraženi u procentima. Neki izotopi su vrlo česti, dok su drugi vrlo rijetki - ponekad je tako teško otkriti. Ove količine se mogu odrediti pomoću masene spektrometrije ili se mogu naći u priručniku.

      • Recimo da je koncentracija ugljika-12 99%, a ugljika-13 1%. Drugi izotopi ugljika stvarno postoje, ali u toliko malim količinama da se u ovom slučaju mogu zanemariti.

   3. Pomnožite atomsku masu svakog izotopa njegovom koncentracijom u uzorku. Pomnožite atomsku masu svakog izotopa sa njegovim postotkom (izraženim kao decimalni razlomak). Za pretvaranje kamata u decimalni, samo ih podijelite sa 100. Dobivene koncentracije bi uvijek trebale biti zbirne do 1.

      • Naš uzorak sadrži ugljik-12 i ugljik-13. Ako je ugljik-12 99% uzorka, a ugljik-13 1%, onda je potrebno 12 (atomska masa ugljika-12) pomnožiti sa 0,99 i 13 (atomska masa ugljika-13) sa 0,01.
      • Priručnici daju procente na osnovu poznatih količina svih izotopa elementa. Većina udžbenika hemije sadrži ove informacije u obliku tabele na kraju knjige. Za uzorak koji se proučava, relativne koncentracije izotopa se također mogu odrediti pomoću masenog spektrometra.

   4. Zbrojite rezultate. Zbrojite rezultate množenja koje ste dobili u prethodnom koraku. Kao rezultat ove operacije, naći ćete relativnu atomsku masu vašeg elementa - prosječnu vrijednost atomskih masa izotopa dotičnog elementa. Kada se element posmatra kao celina, a ne kao određeni izotop datog elementa, koristi se ta vrednost.

      • U našem primjeru, 12 x 0,99 = 11,88 za ugljik-12, i 13 x 0,01 = 0,13 za ugljik-13. Relativna atomska masa u našem slučaju je 11,88 + 0,13 = 12,01 .
   • Neki izotopi su manje stabilni od drugih: raspadaju se na atome elemenata s manje protona i neutrona u jezgri, oslobađajući čestice koje čine atomsko jezgro. Takvi izotopi se nazivaju radioaktivni.

Izogoni. Jezgro atoma vodika - proton (p) - je najjednostavnije jezgro. Njegovo pozitivan naboj on apsolutna vrijednost jednak je naboju elektrona. Masa protona je 1,6726-10'2 kg. Proton kao česticu koja je dio atomskih jezgara otkrio je Rutherford 1919. godine.

Za eksperimentalno određivanje masa atomskih jezgara, maseni spektrometri. Princip masene spektrometrije, koji je prvi predložio Thomson (1907), je da koristi svojstva fokusiranja električnih i magnetnih polja u odnosu na snopove naelektrisanih čestica. Prve masene spektrometre sa dovoljno visokom rezolucijom dizajnirao je 1919. godine F.W. Aston i A. Dempstsrom. Princip rada masenog spektrometra prikazan je na sl. 1.3.

Budući da su atomi i molekuli električno neutralni, prvo ih je potrebno ionizirati. Joni se stvaraju u izvoru jona bombardiranjem para ispitivane tvari brzim elektronima, a zatim nakon ubrzanja u električnom polju (razlika potencijala V) idite u vakuumsku komoru, padajući u područje homogenosti magnetsko polje B. Pod njegovim dejstvom, joni počinju da se kreću po kružnici, čiji je poluprečnik G može se naći iz jednakosti Lorentzove sile i centrifugalne sile:

gdje M- masa jona. Brzina jona v određena je relacijom

Rice. 1.3.

Ubrzavanje razlike potencijala Or jačina magnetnog polja V može se odabrati tako da ioni iste mase padaju na isto mjesto d na fotografskoj ploči ili drugom detektoru osjetljivom na položaj. Zatim, pronalazeći maksimum signala masenog spektra i koristeći formulu (1.7), moguće je odrediti masu jona M. 1

Isključujući brzinu v iz (1.5) i (1.6) nalazimo da

Razvoj tehnologije masene spektrometrije omogućio je da se potvrdi pretpostavka koju je davne 1910. godine iznio Frederick Soddy da se frakcijske (u jedinicama mase atoma vodika) atomske mase kemijskih elemenata objašnjavaju postojanjem izotopi- atomi sa istim nuklearnim nabojem, ali različite mase. Kroz pionirsko istraživanje kompanije Aston, ustanovljeno je da je većina elemenata zaista sastavljena od mješavine dva ili više prirodnih izotopa. Izuzetak je relativno mali broj elemenata (F, Na, Al, P, Au, itd.), koji se nazivaju monoizotopi. Broj prirodnih izotopa u jednom elementu može doseći 10 (Sn). Osim toga, kako se kasnije pokazalo, svi elementi bez izuzetka imaju izotope koji imaju svojstvo radioaktivnosti. Većina radioaktivnih izotopa ne pojavljuju se u prirodi, mogu se dobiti samo umjetnim putem. Elementi sa atomski brojevi 43 (Tc), 61 (Pm), 84 (Po) i više imaju samo radioaktivne izotope.

Međunarodna jedinica atomske mase (amu) koja je danas prihvaćena u fizici i hemiji je 1/12 mase najraširenijeg izotopa ugljika u prirodi: 1 amu. = 1,66053873 * 10 “kg. Blizu je atomskoj masi vodonika, iako joj nije jednaka. Masa elektrona je približno 1/1800 amu. U modernoj masenoj spektrometriji, relativna greška mjerenja mase

AMfM= 10 -10, što omogućava mjerenje masenih razlika na nivou od 10 -10 amu.

Atomske mase izotopa, izražene u amu, su skoro tačno cijeli broj. Stoga se svako atomsko jezgro može pripisati njemu maseni broj A(cijeli), na primjer H-1, H-2, H-C, C-12, 0-16, Cl-35, C1-37 i slično. Ova posljednja okolnost oživjela je, na novoj osnovi, interesovanje za hipotezu W. Prouta (1816), prema kojoj su svi elementi građeni od vodonika.

Kako pronaći masu atomskog jezgra? i dobio najbolji odgovor

Odgovor NiNa Martushove [gurua]

A = broj p + broj n. Odnosno, cijela masa atoma je koncentrisana u jezgru, budući da elektron ima zanemarljivu masu, jednaku 11800 amu. e. m., dok proton i neutron imaju masu od 1 jedinice atomske mase. Relativna atomska masa je dakle razlomak broj da je to aritmetička sredina atomskih masa svih izotopa datog hemijskog elementa, uzimajući u obzir njihovu zastupljenost u prirodi.

Odgovor od Yoekhmet[guru]
Uzmite masu atoma i oduzmite masu svih elektrona.

Odgovor od Vladimir Sokolov[guru]
Zbrojite masu svih protona i neutrona u jezgru. Dobićete masu u ai.

Odgovor od Dasha[novak]
periodni sistem u pomoć

Odgovor od Anastasia Durakova[aktivan]
Pronađite u periodičnoj tablici vrijednost relativne mase atoma, zaokružite je na cijeli broj - to će biti masa atomskog jezgra. Nuklearna masa ili maseni broj atoma je zbir broja protona i neutrona u jezgru
A = broj p + broj n. Odnosno, cijela masa atoma je koncentrisana u jezgru, budući da elektron ima zanemarljivu masu, jednaku 11800 amu. e. m., dok proton i neutron imaju masu od 1 jedinice atomske mase. Relativna atomska masa je razlomak jer je aritmetički prosjek atomskih masa svih izotopa datog kemijskog elementa, uzimajući u obzir njihovu rasprostranjenost u prirodi. periodni sistem u pomoć

Odgovor od 3 odgovora[guru]

Hej! Evo izbora tema sa odgovorima na vaše pitanje: Kako pronaći masu atomskog jezgra?

Proučavajući sastav materije, naučnici su došli do zaključka da se sva materija sastoji od molekula i atoma. Dugo vremena se atom (u prijevodu s grčkog "nedjeljiv") smatrao najmanjom strukturnom jedinicom materije. Međutim, daljnja istraživanja su pokazala da atom ima složenu strukturu i, zauzvrat, uključuje manje čestice.

Od čega se sastoji atom?

Naučnik Rutherford je 1911. godine sugerirao da atom ima središnji dio s pozitivnim nabojem. Tako se prvi put pojavio koncept atomskog jezgra.

Prema Rutherfordovoj shemi, nazvanoj planetarni model, atom se sastoji od jezgra i elementarne čestice sa negativnim nabojem - elektroni se kreću oko jezgra, slično kao što se planete okreću oko Sunca.

Godine 1932. drugi naučnik, Chadwick, otkrio je neutron, česticu koja nema električni naboj.

Prema modernim konceptima, jezgre odgovaraju planetarnom modelu koji je predložio Rutherford. Jezgro nosi većinu atomske mase. Ima i pozitivan naboj. Atomsko jezgro sadrži protone - pozitivno nabijene čestice i neutrone - čestice koje ne nose naboj. Protoni i neutroni se nazivaju nukleoni. Negativno nabijene čestice - elektroni - kruže oko jezgra.

Broj protona u jezgru jednak je onima koji se kreću u orbiti. Prema tome, sam atom je čestica koja ne nosi naboj. Ako atom zarobi tuđe elektrone ili izgubi svoje, tada postaje pozitivan ili negativan i naziva se ion.

Elektroni, protoni i neutroni se zajednički nazivaju subatomskim česticama.

Nuklearni naboj

Jezgro ima broj naboja Z. Određen je brojem protona koji čine atomsko jezgro. Lako je saznati ovaj iznos: samo pogledajte periodični sistem Mendeljejeva. Redni broj elementa kojem atom pripada jednak je broju protona u jezgru. Dakle, ako serijski broj 8 odgovara kemijskom elementu kisik, tada će i broj protona biti jednak osam. Pošto je broj protona i elektrona u atomu isti, tada će biti i osam elektrona.

Broj neutrona naziva se izotopski broj i označava se slovom N. Njihov broj se može razlikovati u atomu istog hemijskog elementa.

Zbir protona i elektrona u jezgru naziva se maseni broj atoma i označava se slovom A. Dakle, formula za izračunavanje masenog broja izgleda ovako: A = Z + N.

Izotopi

U slučaju kada elementi imaju jednak broj protona i elektrona, ali drugačiji broj neutrona, nazivaju se izotopi hemijskog elementa. Može postojati jedan ili više izotopa. Oni se nalaze u istoj ćeliji periodnog sistema.

Izotopi su od velikog značaja u hemiji i fizici. Na primjer, izotop vodika - deuterijum - kombinuje se sa kiseonikom i formira potpuno novu supstancu koja se zove teška voda. Ima drugačiju tačku ključanja i smrzavanja od uobičajene. A kombinacija deuterija sa drugim izotopom vodika - tricijum dovodi do termonuklearna reakcija sintezu i može se koristiti za generiranje veliki iznos energije.

Masa jezgra i subatomskih čestica

Dimenzije i masa atoma su zanemarljive u ljudskom umu. Veličina jezgara je otprilike 10 -12 cm.Masa atomskog jezgra se u fizici mjeri u takozvanim jedinicama atomske mase - amu.

Za jednu amu uzeti jednu dvanaestinu mase atoma ugljika. Koristeći uobičajene mjerne jedinice (kilogrami i grami), masa se može izraziti sljedećom jednačinom: 1 amu. = 1,660540 · 10 -24 g. Ovako izražena, naziva se apsolutna atomska masa.

Uprkos činjenici da je atomsko jezgro najmasivnija komponenta atoma, njegove dimenzije u odnosu na elektronski oblak koji ga okružuje su izuzetno male.

Nuklearne snage

Atomska jezgra su izuzetno otporna. To znači da se protoni i neutroni drže u jezgru nekom vrstom sile. To ne mogu biti elektromagnetne sile, jer su protoni poput nabijenih čestica, a poznato je da se čestice istog naboja međusobno odbijaju. Gravitacione sile preslab da drži nukleone zajedno. Posljedično, čestice se drže u jezgru drugom interakcijom - nuklearnim silama.

Nuklearna interakcija se smatra najjačom od svih postojećih u prirodi. Stoga se ova vrsta interakcije između elemenata atomskog jezgra naziva jakom. Prisutan je u mnogim elementarnim česticama, kao i u elektromagnetnim silama.

Osobine nuklearnih sila

1. Kratka gluma. Nuklearne sile, za razliku od elektromagnetnih, manifestiraju se samo na vrlo malim udaljenostima, usporedivim s veličinom jezgra.
2. Naplatite nezavisnost. Ova karakteristika se očituje u činjenici da nuklearne sile djeluju na isti način na protone i neutrone.
3. Saturation. Nukleoni jezgra komuniciraju samo sa određenim brojem drugih nukleona.

Energija vezivanja jezgra

Drugi blisko povezan koncept je energija vezivanja jezgara. Energija nuklearne veze podrazumijeva se kao količina energije koja je potrebna da se atomsko jezgro podijeli na sastavne nukleone. Ona je jednaka energiji potrebnoj da se od pojedinačnih čestica formira jezgro.

Da bi se izračunala energija vezivanja jezgra, potrebno je znati masu subatomskih čestica. Proračuni pokazuju da je masa jezgra uvijek manja od zbira njegovih sastavnih nukleona. Defekt mase je razlika između mase jezgra i zbira njegovih protona i elektrona. Uz pomoć odnosa između mase i energije (E = mc 2), možete izračunati energiju koja se stvara tokom formiranja jezgra.

O snazi ​​energije vezivanja jezgra može se suditi na sljedećem primjeru: kada se formira nekoliko grama helijuma, stvara se ista količina energije kao kada se sagori nekoliko tona uglja.

Nuklearne reakcije

Jezgra atoma mogu komunicirati s jezgrama drugih atoma. Takve interakcije se nazivaju nuklearne reakcije. Postoje dvije vrste reakcija.

1. Fisijske reakcije. Nastaju kada se teža jezgra raspadnu na lakša kao rezultat interakcije.
2. Reakcije sinteze. Obrnuti proces fisije: jezgra se sudaraju i tako formiraju teže elemente.

Sve nuklearne reakcije su praćene oslobađanjem energije koja se potom koristi u industriji, vojsci, energetskom sektoru itd.

Nakon pregleda sastava atomskog jezgra, mogu se izvući sljedeći zaključci.

1. Atom se sastoji od jezgra koje sadrži protone i neutrone i elektrone oko sebe.
2. Maseni broj atoma jednak je zbiru nukleona njegovog jezgra.
3. Nukleoni se drže zajedno snažnim interakcijama.
4. Ogromne sile koje daju stabilnost atomskom jezgru nazivaju se energijama vezivanja jezgra.