Атомные ядра и их описание

Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный электрический заряд.

В экспериментах Резерфорда по прохождению б-частиц через металлическую фольгу было обнаружено, что атомные ядра имеют размеры порядка 10^-14 — 10^-15 м, в то время как линейные размеры атомов примерно 10^-10 м.

Атомное ядро состоит из элементарных частиц — протонов (p) и нейтронов (n), которые считаются двумя зарядовыми состояниями одной частицы — нуклона (от лат. nucleus — ядро). Протон имеет положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Нейтрон не имеет электрического заряда. Массы нуклонов:

Общее число нуклонов в атомном ядре A называется массовым числом.

Заряд ядра равен величине, где e — заряд протона, Z — зарядовое число ядра, равное числу протонов в ядре (совпадает с порядковым номером химического элемента в Периодической системе элементов — атомным номером).

Ядро химического элемента X с атомным номером Z и массовым числом A обозначается.

Поскольку атом нейтрален, то заряд ядра определяет число электронов в атоме, от которого зависит их распределение по состояниям в атоме, а, следовательно, зависят химические свойства атома.

Изотопами называются ядра с одинаковым атомным номером Z (зарядом или числом протонов), но разными A (т.е. разным числом нейтронов N = A — Z). Например, изотопы водорода (Z=1): протий — (Z = 1, N = 0), дейтерий — (Z = 1, N = 1), тритий — (Z = 1, N = 2).

Изобарами называются ядра с одинаковым массовым числом A, но разными Z. Например,, , .

Изотонами называются ядра с одинаковым числом нейтронов N = A — Z. Например,, , .

Наряду с термином ядром атома часто используется также термин нуклид.

Самым тяжелым из имеющихся в природе элементов является изотоп урана. Элементы с атомными номерами больше 92 называются трансурановыми. Все они получены искусственно в результате различных ядерных реакций.

Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границ ядра. Эмпирическая формула для радиуса ядра.

.

где м, может быть истолкована как пропорциональность объема ядра числу нуклонов в нем. Следовательно, плотность ядерного вещества примерно одинакова для всех ядер ().