Құрамы және заряды. Ядро радиусы

№14 дәріс 
Атомдық физика.
Атом ядросының құрамы және заряды. Ядро радиусы 
 

-бөлшектерінің шашырауы бойынша жүргізліген Резерфорд тәжірибелері атомның 
бұлдыр құрылымды болатынын көрсетеді, яғни атом кеңістігі (атом радиусы шамамен 10
-
10
м шамасында) затпен қамтылмаған болып табылады. Атомның центрінде ядро тұрады 
(ядро радиусы 10
-15
-10
-14
м), мұнда масса және атомның барлық оң заряды жинақталған. 
Ядроның айналасында тұйық орбитамен электрондар қозғалады. Атом ядросының заряды 
оның негізгі сипаттамаларының бірі болып табылады. Кез-келген элементтің атомдық 
ядросының зарядының шамасы электрон зарядын 
е
Менделеев кестесіндегі элементтің 
реттік нөміріне 
Z
көбейткендегі шамаға тең болады екен. 
Z
e
q


Әртүрлі элементтер атомдарының ядролары әртүрлі зарядтарға ие болады. Кез келген бүтін 
атом бейтарап болады, яғни оң зарядталған ядроның айналасында, жалпы заряды абсолют 
шамасы бойынша ядроның оң зарядына тең болатын 
Z
электрондар айналып жүреді. 
Әрқайсысы бір-бірінен алшақ тұрған екі елдегі Д.Д. Иваненко мен В. Гейзенберг ядроның 
протонды-нейтронды атомдық моделін құрды. Бұл модель бойынша кез келген атом ядросы 
р 
протондар мен 
n
нейтронардан құралады. 
р 
протон – оң зарядталған элементар бөлшек, 
оның заряды шамасы жағынан (
19
10
6
,
1



e
Кл) протонның тыныштық массасына 
p
m
=1,6726

10
-27
кг

1836
e
m
тең болады, мұндағы 
e
m
-электронның тыныштық массасы. 
 
n
нейтрон – бейтарап элементар бөлшек, оның тыныштық массасы 
27
10
6749
,
1



n
m
кг

18939
e
m
, яғни ол протонның тыныштық массасына өте жақын шама. Протондар мен 
нейтрондарды біріктіріп оларды басқа бөлшектерден ажырату үшін, нуклондар деп 
аталатын ядролық бөлшектер болып табылады. 
Ядродағы нуклондардың жалпы саны 
А
массалық сан деп аталады. Егер ядродағы 
протондар саны 
Z
, ал нейтрондар 
N
болса, онда массалық сан 
А = 
Z
+ 
N
Протондар саны 
Z
зарядтық сан деп аталады. Ол Менделеев элементтерінің периодтық 
жүйесіндегі химиялық элементтің реттің нөміріне сәйкес келеді. Атомдағы электрондар 
саны ядродағы протондар санына тең. Қазіргі кезде 107 элементтер белгілі болып отыр, 
олардың зарядтар саны
Z
=1-ден 
Z
=107-ге дейін санға тең. Символикалық түрде зат 
X
A
Z
болып белгіленеді, мұндағы Х – химиялық элементтің символы. Берілген химиялық 
элементтің барлық атомдарының ядросы бірдей оң заряд, сондықтан олар протондардың 
Z
санымен бірдей санды құрайды. Бір элементтің атомдық ядроларына кіретін 
нейтрондардың саны 
Z
A
N


әртүрлі болуы мүмкін. 
Изотоптар деп протондар саны 
Z
бірдей, ал нейтрондар саны 
N
әртүрлі болатын атомдық 
ядроларды айтады. Бір элементтің изотоптары бірдей химиялық сипаттамаларға ие болады, 
бірақ массалары жағынан әртүрлі болады. Мәселен, сутегінде үш изотоп бар: протий- 
H
1
1
; 
дейтрий - 
H
2
1
; тритий- 
H
3
1
. Уранның 
U
U
U
238
92
235
92
234
92
,
,
изотоптарында 92-ге тең бірдей 
протондар саны, ал нейтрондар саны әртүрлі болады. 
Изобарлар деп нуклидтердің бірдей санынан, ал протондардың әртүрлі санынан құралатын 
ядроларды айтады. Изобарлар мысалына
C
B
Be
10
6
10
5
10
4
,
,
келтіруге болады. 
Ядролар және элементар бөлшектер масса мен зарядтан басқа тағы да спин деп аталатын 
өте маңызды сипаттамамен анықталады (spіn – ағылшын тілінде “айналу” деген мағынаны 
береді. Спин деген бөлшектің қозғалыс мөлшерінің меншікті моментін беретін шама. Спин 
бөлшектің қозғалыс күйлеріне тәуелді емес.
Бөлшек спині, кванттық теория бойынша, Планк тұрақтысының 

2
h


(0,1,2,

) бұтін 
санына немесе 
)
,
2
5
,
2
3
,
2
1
(

жартылай сандарына тең болуы мүмкін.
Протондар, нейтрондар, электрондар 









2
3
,
2
жартылай спиндерге ие болуы мүмкін. 
Бөлшектердің мұндай түрлері фермиондар деп аталады, ал бүтін спинге тең бөлшектер 
бозондар деп аталады.