Hmotnosti atómových jadier sú obzvlášť zaujímavé pre identifikáciu nových jadier, pochopenie ich štruktúry a predpovedanie charakteristík rozpadu: životnosť, možné kanály rozpadu atď.
Weizsäcker bol prvý, kto opísal hmotnosti atómových jadier na základe modelu kvapky. Weizsackerov vzorec umožňuje vypočítať hmotnosť atómového jadra M (A, Z) a hodnotu väzbovej energie jadra, ak je známe hmotnostné číslo A a počet protónov Z v jadre.
Weizsackerov vzorec pre jadrové hmoty je nasledujúci:

kde mp = 938,28 MeV/s2, mn = 939,57 MeV/s2, a1 = 15,75 MeV, a2 = 17,8 MeV, a3 = 0,71 MeV, a4 = 23,7 MeV, a 5 = 34 MeV, = (+ 1, 0, -1), pre nepárne-nepárne jadrá, jadrá s nepárnym A, párne-párne jadrá.
Prvé dva členy vzorca sú súčty hmotností voľných protónov a neutrónov. Ostatné výrazy popisujú väzbovú energiu jadra:

• a 1 A zohľadňuje približnú stálosť špecifickej väzbovej energie jadra, t.j. odráža vlastnosť nasýtenia jadrových síl;
• a 2 A 2/3 opisuje povrchovú energiu a berie do úvahy skutočnosť, že povrchové nukleóny v jadre sú slabšie viazané;
• a 3 Z 2 / A 1/3 opisuje pokles väzbovej energie jadra v dôsledku Coulombovej interakcie protónov;
• a 4 (A - 2Z) 2/ A zohľadňuje vlastnosť nábojovej nezávislosti jadrových síl a pôsobenie Pauliho princípu;
• a 5 A -3/4 zohľadňuje párovacie efekty.

Parametre a 1 - a 5 zahrnuté vo Weizsackerovom vzorci sú zvolené tak, aby optimálne opisovali hmotnosti jadier v blízkosti oblasti β-stability.
Od samého začiatku však bolo jasné, že Weizsackerov vzorec neberie do úvahy niektoré špecifické detaily štruktúry atómových jadier.
Weizsackerov vzorec teda predpokladá rovnomerné rozloženie nukleónov vo fázovom priestore, t.j. v podstate sa zanedbáva štruktúra obalu atómového jadra. V skutočnosti štruktúra obalu vedie k nehomogenite v distribúcii nukleónov v jadre. Výsledná anizotropia stredného poľa v jadre tiež vedie k deformácii jadier v základnom stave.

Presnosť, s akou Weizsackerov vzorec popisuje hmotnosti atómových jadier, možno odhadnúť z obr. 6.1, ktorý ukazuje rozdiel medzi experimentálne nameranými hmotnosťami atómových jadier a výpočtami založenými na Weizsackerovom vzorci. Odchýlka dosahuje 9 MeV, čo je asi 1 % z celkovej väzbovej energie jadra. Zároveň je jasne vidieť, že tieto odchýlky sú systematického charakteru, čo je spôsobené štruktúrou obalu atómových jadier.
Odchýlka väzbovej energie jadier od hladkej krivky predpovedanej modelom kvapiek kvapaliny bola prvou priamou indikáciou štruktúry obalu jadra. Rozdiel vo väzbových energiách medzi párnymi a nepárnymi jadrami naznačuje prítomnosť párových síl v atómových jadrách. Odchýlka od "hladkého" chovania energií separácie dvoch nukleónov v jadrách medzi naplnenými obalmi slúži ako indikácia deformácie atómových jadier v základnom stave.
Údaje o hmotnostiach atómových jadier sú základom overovania rôznych modelov atómových jadier, preto veľký význam má presnosť poznania hmotnosti jadier. Hmotnosti atómových jadier sa vypočítavajú pomocou rôznych fenomenologických alebo semiempirických modelov pomocou rôznych aproximácií makroskopických a mikroskopických teórií. V súčasnosti existujúce hmotnostné vzorce dostatočne dobre opisujú hmotnosti (väzbové energie) jadier v blízkosti údolia stability. (Presnosť odhadu väzbovej energie je ~ 100 keV). Avšak pre jadrá ďaleko od údolia stability sa neistota v predpovedi väzbovej energie zvyšuje na niekoľko MeV. (obr. 6.2). Na obrázku 6.2 môžete nájsť odkazy na články, ktoré poskytujú a analyzujú rôzne vzorce hmotnosti.

Porovnanie predpovedí rôznych modelov s nameranými jadrovými hmotnosťami naznačuje, že by sa mali uprednostniť modely založené na mikroskopickom popise, ktorý zohľadňuje štruktúru obalu jadier. Treba mať tiež na pamäti, že presnosť predpovedania jadrových hmôt vo fenomenologických modeloch je často určená počtom parametrov, ktoré sa v nich používajú. Experimentálne údaje o hmotnostiach atómových jadier sú uvedené v prehľade. Okrem toho ich neustále aktualizované hodnoty nájdete v referenčné materiály medzinárodný databázový systém.
Za posledné roky boli vyvinuté rôzne metódy na experimentálne stanovenie hmotností atómových jadier s krátkou životnosťou.

Základné metódy určovania hmotností atómových jadier

Bez toho, aby sme zachádzali do podrobností, uvádzame hlavné metódy určovania hmotností atómových jadier.

• Meranie β-rozpadovej energie Q b je pomerne bežnou metódou na určenie hmotností jadier ďaleko od hranice β-stability. Na určenie neznámej hmotnosti β-rozpadu jadra A

,

používa sa pomer

MA = MB + me + Qb/c2.

Preto, keď poznáme hmotnosť konečného jadra B, môžeme získať hmotnosť počiatočného jadra A. Beta rozpad často nastáva do excitovaného stavu konečného jadra, čo je potrebné vziať do úvahy.

Tento vzťah je napísaný pre α-rozpady zo základného stavu počiatočného jadra do základného stavu konečného jadra. Energie budenia sa dajú ľahko vypočítať. Presnosť, s ktorou sú hmotnosti atómových jadier určené z rozpadovej energie, je ~ 100 keV. Táto metóda sa široko používa na určenie hmotnosti superťažkých jadier a na ich identifikáciu.

1. Meranie hmotností atómových jadier metódou time-of-flight

Stanovenie jadrovej hmotnosti (A ~ 100) s presnosťou ~ 100 keV je ekvivalentné relatívnej presnosti merania hmotnosti ΔM / M ~ 10 -6. Na dosiahnutie tejto presnosti sa používa magnetická analýza v spojení s meraním doby letu. Táto technika je použitá v spektrometri SPEG - GANIL (obr. 6.3) a TOFI - Los Alamos. Magnetická tuhosť Bρ, hmotnosť častice m, jej rýchlosť v a náboj q súvisia vzťahom

Pri znalosti magnetickej tuhosti spektrometra B je teda možné určiť m / q pre častice s rovnakou rýchlosťou. Táto metóda umožňuje určiť hmotnosti jadier s presnosťou ~ 10 -4. Presnosť meraní jadrovej hmoty možno zvýšiť súčasným meraním času letu. V tomto prípade sa hmotnosť iónu určí zo vzťahu

kde L je základňa letu, TOF je čas letu. Letové základne sa pohybujú od niekoľkých metrov do 10 3 metrov a umožňujú dosiahnuť presnosť meraní jadrovej hmoty až 10 -6.
K výraznému zvýšeniu presnosti určovania hmotností atómových jadier prispieva aj skutočnosť, že hmotnosti rôznych jadier sa merajú súčasne v jednom experimente a presné hodnoty hmotností jednotlivých jadier možno použiť ako referenčné hodnoty. . Metóda neumožňuje oddelenie základných a izomérnych stavov atómových jadier. V GANIL sa buduje zariadenie s letovou základňou ~ 3,3 km, čím sa zvýši presnosť meraní jadrovej hmoty až na niekoľko jednotiek o 10 -7.

1. Priame stanovenie jadrových hmotností meraním frekvencie cyklotrónu

Pre časticu rotujúcu v konštantnom magnetickom poli B je frekvencia rotácie spojená s jej hmotnosťou a nábojom pomerom

Napriek tomu, že metódy 2 a 3 sú založené na rovnakom vzťahu, presnosť v metóde 3 merania cyklotrónovej frekvencie je vyššia (~ 10 -7), pretože je ekvivalentné použitiu dlhšieho rozsahu.

2. Meranie hmotností atómových jadier v zásobnom kruhu

   Táto metóda bola použitá na úložnom kruhu ESR v GSI (Darmstadt, Nemecko). Metóda využíva Schottkyho detektor, je použiteľná na určenie hmotností jadier so životnosťou > 1 min. Metóda merania cyklotrónovej frekvencie iónov v zásobnom kruhu sa používa v kombinácii s predbežnou separáciou iónov za chodu. Presné merania hmotnosti sa uskutočnili na nastavení FRS-ESR pri GSI (obr. 6.4). Vysoké číslo jadrá v širokom rozsahu hmotnostných čísel.

   209 Bi jadrá zrýchlené na energiu 930 MeV / nukleón sa zamerali na berýliový terč s hrúbkou 8 g / cm 2 umiestnený na vstupe FRS. V dôsledku fragmentácie 209 Bi vzniká veľké množstvo sekundárnych častíc v rozsahu od 209 Bi do 1 H. Produkty reakcie sa oddeľujú za chodu podľa ich magnetickej tvrdosti. Hrúbka terča sa volí tak, aby sa rozšíril rozsah zárodkov súčasne zachytených magnetickým systémom. Rozšírenie rozsahu jadier nastáva v dôsledku skutočnosti, že častice s rôznym nábojom sú v berýliovom terči spomaľované rôznymi spôsobmi. Separátor fragmentov FRS je vyladený na prechod častíc s magnetickou tvrdosťou ~ 350 MeV / nukleón. Prostredníctvom systému so zvoleným rozsahom náboja detekovaných jadier (52 < Z < 83) môžu súčasne prechádzať úplne ionizovanými atómami (holými iónmi), iónmi podobnými vodíku s jedným elektrónom alebo iónmi podobnými héliu, ktoré majú dva elektróny. Keďže rýchlosť častíc pri prechode FRS sa prakticky nemení, uvoľňovanie častíc s rovnakou magnetickou tuhosťou vyberá častice s hodnotou M/Z s presnosťou ~ 2 %. Preto je frekvencia otáčok každého iónu v úložnom krúžku ESR určená pomerom M/Z. To je základom presnej metódy na meranie hmotnosti atómových jadier. Frekvencia rotácie iónov sa meria pomocou Schottkyho metódy. Použitie metódy chladenia iónov v zásobnom prstenci dodatočne zvyšuje presnosť určenia hmotností rádovo. Na obr. 6.5 znázorňuje graf hmotností atómových jadier oddelených touto metódou pri GSI. Treba mať na pamäti, že pomocou opísanej metódy je možné identifikovať jadrá s polčasom rozpadu dlhším ako 30 sekúnd, ktorý je určený časom ochladzovania lúča a časom analýzy.

   Na obr. 6.6 sú uvedené výsledky stanovenia hmotnosti izotopu 171 Ta v rôznych stavoch náboja. Pri analýze sa použili rôzne referenčné izotopy. Namerané hodnoty sa porovnávajú s údajmi v tabuľke (Wapstra).

3. Meranie jadrových hmôt pomocou Penningovej pasce

   V kombinácii metód ISOL a iónových pascí sa otvárajú nové experimentálne možnosti na presné meranie hmotností atómových jadier. Pre ióny s veľmi malými Kinetická energia a teda malý polomer otáčania v silnom magnetickom poli sa používajú Penningove pasce. Táto metóda je založená na presnom meraní frekvencie rotácie častíc

   ω = B (q / m),

   uväznené v silnom magnetickom poli. Presnosť merania hmotnosti pre ľahké ióny môže dosiahnuť ~ 10 -9. Na obr. 6.7 ukazuje spektrometer ISOLTRAP inštalovaný na separátore ISOL-CERN.
   Hlavnými prvkami tohto nastavenia sú sekcie na prípravu iónového lúča a dva Penningove pasce. Prvý Penningov lapač je valec umiestnený v magnetickom poli ~ 4 T. Ióny v prvom lapači sú dodatočne ochladzované v dôsledku zrážok s vyrovnávacím plynom. Na obr. 6.7 ukazuje distribúciu hmotnosti iónov s A = 138 v prvom Penningovom pasci v závislosti od frekvencie rotácie. Po ochladení a vyčistení sa iónový oblak z prvého lapača vstrekne do druhého. Tu sa hmotnosť iónov meria pomocou rezonančnej rotačnej frekvencie. Rozlíšenie dosiahnuteľné touto metódou pre ťažké izotopy s krátkou životnosťou je najvyššie a predstavuje ~ 10-7.

   Ryža. 6.7 Spektrometer ISOLTRAP

Atómová hmotnosť nazývaný súčet hmotností všetkých protónov, neutrónov a elektrónov, ktoré tvoria ten či onen atóm alebo molekulu. Hmotnosť elektrónov je v porovnaní s protónmi a neutrónmi veľmi malá, preto sa pri výpočtoch neberie do úvahy. Aj keď je to z formálneho hľadiska nesprávne, tento termín sa často používa na označenie priemernej atómovej hmotnosti všetkých izotopov prvku. V skutočnosti ide o relatívnu atómovú hmotnosť, ktorá sa tiež nazýva atómová hmotnosť element. Atómová hmotnosť je priemer atómových hmotností všetkých prirodzene sa vyskytujúcich izotopov prvku. Chemici musia pri svojej práci rozlišovať medzi týmito dvoma typmi atómovej hmotnosti – nesprávna hodnota atómovej hmotnosti môže napríklad viesť k nesprávnemu výsledku pre výťažok reakčného produktu.

Kroky

Nájdenie atómovej hmotnosti v periodickej tabuľke prvkov

Zistite, ako sa píše atómová hmotnosť. Atómovú hmotnosť, teda hmotnosť daného atómu alebo molekuly, možno vyjadriť v štandardných jednotkách SI – gramoch, kilogramoch atď. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že atómové hmotnosti vyjadrené v týchto jednotkách sú extrémne malé, často sa zaznamenávajú v jednotných jednotkách atómovej hmotnosti alebo skrátene amu. - jednotky atómovej hmotnosti. Jedna atómová hmotnostná jednotka sa rovná 1/12 hmotnosti štandardného izotopu uhlíka-12.

• Atómová hmotnostná jednotka charakterizuje hmotnosť jedna modlitba tohto prvku v gramoch... Táto hodnota je veľmi užitočná v praktických výpočtoch, pretože ju možno použiť na jednoduchý prevod hmotnosti daného počtu atómov alebo molekúl. tejto látky v moloch a naopak.

1. Nájdite atómovú hmotnosť v periodická tabuľka Mendelejev. Väčšina štandardných periodických tabuliek obsahuje atómové hmotnosti (atómové hmotnosti) každého prvku. Spravidla sú zobrazené ako číslo v spodnej časti bunky s prvkom pod písmenami označujúcimi chemický prvok. Zvyčajne to nie je celé číslo, ale desatinný zlomok.

   Pamätajte, že v periodickej tabuľke sú uvedené priemerné atómové hmotnosti prvkov. Ako už bolo uvedené, relatívne atómové hmotnosti uvedené pre každý prvok v periodický systém, sú priemerné hodnoty hmotností všetkých izotopov atómu. Tento priemer je cenný na mnohé praktické účely: napríklad sa používa na výpočet molárnej hmotnosti molekúl s viacerými atómami. Keď sa však zaoberáte jednotlivými atómami, táto hodnota zvyčajne nestačí.

   • Pretože priemerná atómová hmotnosť je priemernou hodnotou pre niekoľko izotopov, hodnota uvedená v periodickej tabuľke nie je presné hodnota atómovej hmotnosti ktoréhokoľvek jednotlivého atómu.
   • Atómové hmotnosti jednotlivých atómov sa musia vypočítať s prihliadnutím presné číslo protóny a neutróny v jednom atóme.

   Výpočet atómovej hmotnosti jednotlivého atómu

   1. Nájdite atómové číslo daného prvku alebo jeho izotopu. Atómové číslo je počet protónov v atómoch prvku; nikdy sa nemení. Napríklad všetky atómy vodíka a iba majú jeden protón. Atómové číslo sodíka je 11, pretože jeho jadro má jedenásť protónov, zatiaľ čo atómové číslo kyslíka je osem, keďže jeho jadro má osem protónov. Atómové číslo akéhokoľvek prvku nájdete v periodickej tabuľke Mendelejeva - takmer vo všetkých štandardných verziách je toto číslo uvedené nad písmenom chemický prvok... Atómové číslo je vždy kladné celé číslo.

      • Predpokladajme, že nás zaujíma atóm uhlíka. V atómoch uhlíka je vždy šesť protónov, takže vieme, že jeho atómové číslo je 6. Okrem toho vidíme, že v periodickej tabuľke je v hornej časti bunky s uhlíkom (C) číslo „6“, ktoré označuje že atómové uhlíkové číslo je šesť.
      • Všimnite si, že atómové číslo prvku nie je jednoznačne spojené s jeho relatívnou atómovou hmotnosťou v periodickej tabuľke. Hoci sa najmä pri prvkoch v hornej časti tabuľky môže zdať, že atómová hmotnosť prvku je dvojnásobkom jeho atómového čísla, nikdy sa nevypočítava vynásobením atómového čísla dvomi.

   2. Nájdite počet neutrónov v jadre. Počet neutrónov môže byť rôzny pre rôzne atómy toho istého prvku. Keď dva atómy toho istého prvku s rovnakým počtom protónov majú rôzny počet neutrónov, sú to rôzne izotopy tohto prvku. Na rozdiel od počtu protónov, ktorý sa nikdy nemení, sa počet neutrónov v atómoch konkrétneho prvku môže často meniť, takže priemerná atómová hmotnosť prvku sa zapisuje ako desatinný zlomok s hodnotou ležiacou medzi dvoma susednými celými číslami.

      Spočítajte počet protónov a neutrónov. Toto bude atómová hmotnosť daného atómu. Ignorujte počet elektrónov, ktoré obklopujú jadro - ich celková hmotnosť je extrémne malá, takže prakticky neovplyvňujú vaše výpočty.

   Výpočet relatívnej atómovej hmotnosti (atómovej hmotnosti) prvku

   1. Určte, ktoré izotopy sú vo vzorke. Chemici často určujú pomer izotopov v konkrétnej vzorke pomocou špeciálneho prístroja nazývaného hmotnostný spektrometer. Počas školenia vám však tieto údaje budú poskytnuté v podmienkach úloh, kontroly a pod. vo forme hodnôt prevzatých z vedeckej literatúry.

      • V našom prípade povedzme, že máme do činenia s dvoma izotopmi: uhlík-12 a uhlík-13.

   2. Určite relatívny obsah každého izotopu vo vzorke. Pre každý prvok sa nachádzajú rôzne izotopy rôzne pomery... Tieto pomery sú takmer vždy vyjadrené v percentách. Niektoré izotopy sú veľmi bežné, zatiaľ čo iné sú veľmi zriedkavé - niekedy je tak ťažké ich odhaliť. Tieto množstvá možno určiť pomocou hmotnostnej spektrometrie alebo ich možno nájsť v príručke.

      • Povedzme, že koncentrácia uhlíka-12 je 99% a uhlíka-13 je 1%. Iné izotopy uhlíka naozaj existujú, ale v množstvách tak malých, že v tomto prípade ich možno zanedbať.

   3. Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho koncentráciou vo vzorke. Vynásobte atómovú hmotnosť každého izotopu jeho percentom (vyjadreným ako desatinný zlomok). Previesť úrok na desiatkový, stačí ich vydeliť 100. Výsledné koncentrácie by mali byť vždy 1.

      • Naša vzorka obsahuje uhlík-12 a uhlík-13. Ak uhlík-12 tvorí 99 % vzorky a uhlík-13 je 1 %, potom je potrebné vynásobiť 12 (atómová hmotnosť uhlíka-12) 0,99 a 13 (atómová hmotnosť uhlíka-13) 0,01.
      • Referenčné knihy uvádzajú percentá založené na známych množstvách všetkých izotopov prvku. Väčšina učebníc chémie obsahuje tieto informácie v tabuľkovej forme na konci knihy. Pre študovanú vzorku možno tiež určiť relatívne koncentrácie izotopov pomocou hmotnostného spektrometra.

   4. Sčítajte výsledky. Zhrňte výsledky násobenia, ktoré ste získali v predchádzajúcom kroku. V dôsledku tejto operácie nájdete relatívnu atómovú hmotnosť vášho prvku - priemernú hodnotu atómových hmotností izotopov príslušného prvku. Keď sa prvok považuje za celok, a nie za konkrétny izotop daného prvku, použije sa táto hodnota.

      • V našom príklade 12 x 0,99 = 11,88 pre uhlík-12 a 13 x 0,01 = 0,13 pre uhlík-13. Relatívna atómová hmotnosť je v našom prípade 11,88 + 0,13 = 12,01 .
   • Niektoré izotopy sú menej stabilné ako iné: rozpadajú sa na atómy prvkov s menším počtom protónov a neutrónov v jadre, pričom sa uvoľňujú častice, ktoré tvoria atómové jadro. Takéto izotopy sa nazývajú rádioaktívne.

izogóny. Jadro atómu vodíka - protón (p) - je najjednoduchšie jadro. Jeho kladný náboj na absolútna hodnota sa rovná náboju elektrónu. Hmotnosť protónu je 1,6726-10'2 kg. Protón ako časticu, ktorá je súčasťou atómových jadier, objavil Rutherford v roku 1919.

Na experimentálne stanovenie hmotností atómových jadier, hmotnostné spektrometre. Princíp hmotnostnej spektrometrie, ktorý prvýkrát navrhol Thomson (1907), spočíva vo využití zaostrovacích vlastností elektrických a magnetických polí vo vzťahu k zväzkom nabitých častíc. Prvé hmotnostné spektrometre s dostatočne vysokým rozlíšením navrhol v roku 1919 F.W. Aston a A. Dempstsrom. Princíp činnosti hmotnostného spektrometra je znázornený na obr. 1.3.

Keďže atómy a molekuly sú elektricky neutrálne, musia byť najskôr ionizované. Ióny sa vytvárajú v iónovom zdroji bombardovaním pár testovanej látky rýchlymi elektrónmi a potom, po zrýchlení v elektrickom poli (potenciálny rozdiel V)ísť von do vákuovej komory, spadajúc do oblasti homogénnej magnetické pole B. Pod jeho pôsobením sa ióny začnú pohybovať po kruhu, ktorého polomer je G možno zistiť z rovnosti Lorentzovej sily a odstredivej sily:

kde M- hmotnosť iónu. Rýchlosť iónu v je určená vzťahom

Ryža. 1.3.

Zrýchľujúci sa potenciálny rozdiel Alebo sila magnetického poľa V možno zvoliť tak, aby ióny s rovnakými hmotnosťami dopadli na rovnaké miesto d na fotografickej platni alebo inom polohovo citlivom detektore. Potom nájdením maxima signálu hmotnostného spektra a použitím vzorca (1.7) je možné určiť hmotnosť iónu M. 1

Vrátane rýchlosti v z (1.5) a (1.6), zistíme, že

Rozvoj technológie hmotnostnej spektrometrie umožnil potvrdiť predpoklad, ktorý v roku 1910 vyslovil Frederick Soddy, že zlomkové (v jednotkách hmotnosti atómu vodíka) atómové hmotnosti chemických prvkov sa vysvetľujú existenciou izotopy- atómy s rovnakým jadrovým nábojom, ale rôznou hmotnosťou. Prostredníctvom priekopníckeho výskumu spoločnosti Aston sa zistilo, že väčšina prvkov je skutočne zložená zo zmesi dvoch alebo viacerých prírodných izotopov. Výnimkou je relatívne málo prvkov (F, Na, Al, P, Au atď.), ktoré sa nazývajú monoizotopy. Počet prirodzených izotopov v jednom prvku môže dosiahnuť 10 (Sn). Navyše, ako sa neskôr ukázalo, všetky prvky bez výnimky majú izotopy, ktoré majú vlastnosť rádioaktivity. Väčšina rádioaktívne izotopy sa v prírode nevyskytujú, dajú sa získať len umelo. Prvky s atómové čísla 43 (Tc), 61 (Pm), 84 (Po) a vyššie majú iba rádioaktívne izotopy.

Medzinárodná jednotka atómovej hmotnosti (amu) akceptovaná dnes vo fyzike a chémii je 1/12 hmotnosti najrozšírenejšieho izotopu uhlíka v prírode: 1 amu. = 1,66053873 * 10 “kg. Je blízko atómovej hmotnosti vodíka, aj keď sa jej nerovná. Hmotnosť elektrónu je približne 1/1800 amu. V modernej hmotnostnej spektrometrii relatívna chyba merania hmotnosti

AMfM= 10 -10, čo umožňuje merať hmotnostné rozdiely na úrovni 10 -10 amu.

Atómové hmotnosti izotopov, vyjadrené v amu, sú takmer presne celé číslo. Každé atómové jadro mu teda možno pripísať hromadné číslo A(celé), napríklad H-1, H-2, H-C, C-12, 0-16, Cl-35, C1-37 a podobne. Posledná okolnosť oživila na novom základe záujem o hypotézu W. Prouta (1816), podľa ktorej sú všetky prvky postavené z vodíka.

Ako zistiť hmotnosť atómového jadra? a dostal najlepšiu odpoveď

Odpoveď od NiNa Martushovej [guru]

A = číslo p + číslo n. To znamená, že celá hmotnosť atómu je sústredená v jadre, pretože elektrón má zanedbateľnú hmotnosť, ktorá sa rovná 11800 amu. m., zatiaľ čo protón a neutrón majú každý hmotnosť 1 atómovú hmotnostnú jednotku. Relatívna atómová hmotnosť je teda zlomkové číslože ide o aritmetický priemer atómových hmotností všetkých izotopov daného chemického prvku, berúc do úvahy ich zastúpenie v prírode.

Odpoveď od Yoekhmet[guru]
Vezmite hmotnosť atómu a odčítajte hmotnosť všetkých elektrónov.

Odpoveď od Vladimír Sokolov[guru]
Spočítajte hmotnosť všetkých protónov a neutrónov v jadre. Získate hmotnosť v ai.

Odpoveď od Dáša[nováčik]
periodická tabuľka pomôcť

Odpoveď od Anastasia Ďuráková[aktívny]
Nájdite v periodickej tabuľke hodnotu relatívnej hmotnosti atómu, zaokrúhlite ju nahor na celé číslo - bude to hmotnosť atómového jadra. Jadrová hmotnosť alebo hmotnostné číslo atómu je súčet počtu protónov a neutrónov v jadre
A = číslo p + číslo n. To znamená, že celá hmotnosť atómu je sústredená v jadre, pretože elektrón má zanedbateľnú hmotnosť, ktorá sa rovná 11800 amu. m., zatiaľ čo protón a neutrón majú každý hmotnosť 1 atómovú hmotnostnú jednotku. Relatívna atómová hmotnosť je zlomkové číslo, pretože ide o aritmetický priemer atómových hmotností všetkých izotopov daného chemického prvku, pričom sa berie do úvahy ich rozšírenosť v prírode. periodická tabuľka pomôcť

Odpoveď od 3 odpovede[guru]

Ahoj! Tu je výber tém s odpoveďami na vašu otázku: Ako nájsť hmotnosť atómového jadra?

Štúdiom zloženia hmoty vedci dospeli k záveru, že všetka hmota pozostáva z molekúl a atómov. Atóm (v preklade z gréckeho „nedeliteľného“) bol dlho považovaný za najmenšiu štruktúrnu jednotku hmoty. Ďalší výskum však ukázal, že atóm má zložitú štruktúru a naopak obsahuje menšie častice.

Z čoho sa skladá atóm?

V roku 1911 vedec Rutherford navrhol, že atóm má centrálnu časť s kladným nábojom. Takto sa prvýkrát objavil koncept atómového jadra.

Podľa Rutherfordovej schémy, nazývanej planetárny model, sa atóm skladá z jadra a elementárne častice s negatívnym nábojom - elektróny pohybujúce sa okolo jadra, podobne ako planéty obiehajú okolo Slnka.

V roku 1932 objavil ďalší vedec Chadwick neutrón, časticu, ktorá nemá elektrický náboj.

Podľa moderných koncepcií zodpovedajú jadrá planetárnemu modelu navrhnutému Rutherfordom. Jadro nesie väčšinu atómovej hmoty. Má aj kladný náboj. Atómové jadro obsahuje protóny – kladne nabité častice a neutróny – častice, ktoré nenesú náboj. Protóny a neutróny sa nazývajú nukleóny. Okolo jadra obiehajú záporne nabité častice – elektróny.

Počet protónov v jadre je rovnaký ako počet protónov pohybujúcich sa na obežnej dráhe. V dôsledku toho je samotný atóm časticou, ktorá nenesie náboj. Ak atóm zachytí elektróny iných ľudí alebo stratí svoje vlastné, potom sa stane pozitívnym alebo negatívnym a nazýva sa ión.

Elektróny, protóny a neutróny sa súhrnne označujú ako subatomárne častice.

Jadrový náboj

Jadro má nábojové číslo Z. Je určené počtom protónov, ktoré tvoria jadro atómu. Toto množstvo je ľahké zistiť: stačí sa pozrieť na periodický systém Mendelejeva. Poradové číslo prvku, ktorému atóm patrí, sa rovná počtu protónov v jadre. Ak teda poradové číslo 8 zodpovedá chemickému prvku kyslík, potom počet protónov bude tiež rovný ôsmim. Keďže počet protónov a elektrónov v atóme je rovnaký, bude tam aj osem elektrónov.

Počet neutrónov sa nazýva izotopové číslo a označuje sa písmenom N. Ich počet sa môže v atóme toho istého chemického prvku líšiť.

Súčet protónov a elektrónov v jadre sa nazýva hmotnostné číslo atómu a označuje sa písmenom A. Vzorec na výpočet hmotnostného čísla teda vyzerá takto: A = Z + N.

Izotopy

V prípade, že prvky majú rovnaký počet protónov a elektrónov, ale iné číslo neutróny, nazývajú sa izotopy chemického prvku. Môže existovať jeden alebo niekoľko izotopov. Sú umiestnené v rovnakej bunke periodickej tabuľky.

Izotopy majú veľký význam v chémii a fyzike. Napríklad izotop vodíka – deutérium – sa spája s kyslíkom a vzniká úplne nová látka nazývaná ťažká voda. Má iný bod varu a tuhnutia ako zvyčajne. A kombinácia deutéria s ďalším izotopom vodíka - tríciom vedie k termonukleárna reakcia syntézy a môžu sa použiť na generovanie obrovské množstvo energie.

Hmotnosť jadra a subatomárnych častíc

Rozmery a hmotnosť atómov sú v mysliach človeka zanedbateľné. Veľkosť jadier je približne 10 -12 cm Hmotnosť atómového jadra sa vo fyzike meria v takzvaných jednotkách atómovej hmotnosti - amu.

Za jednu amu mať jednu dvanástinu hmotnosti atómu uhlíka. Pomocou zvyčajných jednotiek merania (kilogramy a gramy) možno hmotnosť vyjadriť nasledujúcou rovnicou: 1 amu. = 1,660540 · 10 -24 g Takto vyjadrené sa nazýva absolútna atómová hmotnosť.

Napriek tomu, že atómové jadro je najhmotnejšou zložkou atómu, jeho rozmery vzhľadom na elektrónový mrak, ktorý ho obklopuje, sú extrémne malé.

Jadrové sily

Atómové jadrá sú mimoriadne odolné. To znamená, že protóny a neutróny sú držané v jadre nejakou silou. Nemôžu to byť elektromagnetické sily, pretože protóny sú ako nabité častice a je známe, že častice s rovnakým nábojom sa navzájom odpudzujú. Gravitačné sily príliš slabé na to, aby držali nukleóny pohromade. V dôsledku toho sú častice držané v jadre inou interakciou - jadrovými silami.

Jadrová interakcia sa považuje za najsilnejšiu zo všetkých existujúcich v prírode. Preto sa tento typ interakcie medzi prvkami atómového jadra nazýva silný. Je prítomný v mnohých elementárnych časticiach, ako aj v elektromagnetických silách.

Vlastnosti jadrových síl

1. Krátke herectvo. Jadrové sily sa na rozdiel od elektromagnetických prejavujú len na veľmi malé vzdialenosti, porovnateľné s veľkosťou jadra.
2. Poplatková nezávislosť. Táto vlastnosť sa prejavuje v tom, že jadrové sily pôsobia rovnakým spôsobom na protóny a neutróny.
3. Sýtosť. Nukleóny jadra interagujú iba s určitým počtom iných nukleónov.

Energia viazania jadra

Ďalším úzko súvisiacim pojmom je väzbová energia jadier. Energia jadrovej väzby sa chápe ako množstvo energie, ktoré je potrebné na rozdelenie atómového jadra na jeho základné nukleóny. Rovná sa energii potrebnej na vytvorenie jadra z jednotlivých častíc.

Na výpočet väzbovej energie jadra je potrebné poznať hmotnosť subatomárnych častíc. Výpočty ukazujú, že hmotnosť jadra je vždy menšia ako súčet nukleónov, z ktorých sa skladá. Hmotnostný defekt je rozdiel medzi hmotnosťou jadra a súčtom jeho protónov a elektrónov. Pomocou vzťahu medzi hmotnosťou a energiou (E = mc 2) môžete vypočítať energiu generovanú pri tvorbe jadra.

Sila väzbovej energie jadra sa dá posúdiť na nasledujúcom príklade: pri vzniku niekoľkých gramov hélia vzniká rovnaké množstvo energie ako pri spaľovaní niekoľkých ton uhlia.

Jadrové reakcie

Jadrá atómov môžu interagovať s jadrami iných atómov. Takéto interakcie sa nazývajú jadrové reakcie. Existujú dva typy reakcií.

1. Štiepne reakcie. Vznikajú vtedy, keď sa ťažšie jadrá v dôsledku interakcie rozpadajú na ľahšie.
2. Syntetické reakcie. Opačný proces štiepenia: jadrá sa zrazia, čím sa vytvoria ťažšie prvky.

Všetky jadrové reakcie sú sprevádzané uvoľňovaním energie, ktorá sa následne využíva v priemysle, armáde, energetike a pod.

Po preskúmaní zloženia atómového jadra možno vyvodiť nasledujúce závery.

1. Atóm sa skladá z jadra obsahujúceho protóny a neutróny a elektróny okolo neho.
2. Hmotnostné číslo atómu sa rovná súčtu nukleónov jeho jadra.
3. Nukleóny sú držané pohromade silnými interakciami.
4. Obrovské sily, ktoré dávajú atómovému jadru stabilitu, sa nazývajú väzbové energie jadra.