Сызықтық спектрлер
Атомдық ядро, оның құрылысы және қасиеттері
жүктеу/скачать 312,65 Kb.
|
15-лекция
| Атомдық ядро, оның құрылысы және қасиеттері.
Ядро деп, атомның барлық массасы және оның электрлік заряды жинақталған, атомның орталық бөлігін айтады. Барлық атомдардың ядролары протон мен нейтрон деп аталатын элементар бөлшектерден тұрады. Бұл бөлшектерді көбіне нуклондар деп атайды. Ең қарапайым деп саналатын сутегі атомының ядросы бір протоннан, яғни бір нуклоннан тұрады. Протон. Протон р әрпімен белгіленеді, оның заряды және массасы 938,28 МэВ[1] . (1) Салыстыру үшін электронның массасын келтіретін болсақ, ол мынаған тең болады: 0,511 МэВ . (2) (1) және (2) теңдіктерінен протон мен электронның массаларының арасында мынадай қатынас орын алатынын көреміз: 1836 . (3) Протонның спині ( ) ж»не меншікті магниттік моменті бар: , (4) мұндағы: =5,05·10-24 эрг/Гс (5) ядролық магнетон деп аталатын магнит моментінің бірлігі. Бор магнетонымен ( =0,927·10-20 эрг/Гс) салыстырсақ, шамасы -дан 1836 есе кіші болатындығы шығады. Демек, протонның меншікті магниттік моменті электронның магниттік моментінен шамамен 660 есе кіші болады. Нейтрон. Нейтронды ( ) 1932 ж. ағылшын физигі Д. Чедвик ашқын болатын. Оның электрлік заряды жоқ, бейтарап бөлшек, ал массасына келсек, ол 1,00867 м.а.б.=939,57 МэВ . (6) протон массасына өте жақын. Нейтрон мен протонның массаларының айырымы шамамен 2,5 электронның массасына тең. Нейтронның спині де протонның спиніндей ( ) және (электрлік заряды жоқ бейтарап бөлшек болғанымен) меншікті магниттік моменті бар . (7) (минус таңбасы меншікті механикалық және магниттік моменттерінің бағыттары қарама-қарсы екенін көрсетеді). Еркіндік жағдайында (күйінде) нейтрон тұрақты емес (радиоактивті), ол өз бетімен ыдырап, электрон шығарып ( ) және протонға айналып, сонан соң тағы да антинейтрино ( ) деп аталатын бөлшек шығарады. Жартылай ыдырау периоды (яғни нейтрондардың бастапқы санының жартысының ыдырау уақыты) шамамен 12 минутқа тең. Ыдырау схемасын мына түрде жазуға болады: . (8) Антинейтрино бөлшегінің массасы нөлге тең. Нейтронның массасы протонның массасынан 2,5 -ге үлкен. Демек, (8) өрнектің оң жағында тұрған бөлшектердің массаларының қосындысынан нейтронның массасы 1,5 -ге артық. Олай болса, нейтрон ыдырағанда бұл энергия түзілген бөлшектердің кинетикалық энергиясы түрінде бөлінеді. Атом ядросының қасиеттері. Атом ядросының ең маңызды қасиеттерінің бірі – оның зарядтық саны Z. Ол заряд құрамына енетін протондардың санына және -ге тең ядро зарядын анықтайды. Z саны сонымен қатар Менделеев кестесіндегі орналасқан химиялық элементтердің реттік нөмірін көрсетеді. Сондықтан да оны ядроның атомдық нөмірі деп те айтады. Ядродағы нуклондар санын (яғни протондар мен нейтрондар сандарының қосындысын) А әрпімен белгілейді де, оны ядроның массалық саны деп атайды. Ядродағы нейтрондар саны N=A-Z –ке тең. Ядроның белгілеу үшін арнайы символ қолданылады: , мұндағы Х-химиялық элементтің символы. Жоғарыдағы сол жағындағы қойылған массалық сан, төменгі сол жағындағы – атомдық нөмір. Кейде былай да белгіленеді: . Z-терінің саны бірдей, бірақ А-лары әртүрлі болып келетін ядроларды изотоптар деп атайды. Химиялық элементтердің көпшілігінің тұрақты изотоптары болады. Мысалы, оттегінің , , , қалайынынң он тұрақты изотоптары бар. Сутегінің үш изотобы бар, олар: - кәдімгі сутегі, немесе протий ( , ) - ауыр сутегі, немесе дейтерий ( , ) - тритий ( , ). Протий мен дейтерий тұрақты, ал тритий радиоактивті. Массалық сандары А бірдей ядроларды изобаралар деп атайды. Мысал үшін мынаны келтіруге болады: және . Нейтрондар саны бірдей N=A-Z ядроларды изотондар деп атайды ( , ). Ең соңында, жартылай ыдырау периодында айырмашылықтары бар Z және А-сы бірдей болатын радиоактивті ядролар да болады, оларды изомерлер деп атайды. Мысалы, ядросының екі изомері бар, оның бірінің жартылай ыдырау периоды 18 минут, ал екіншісінікі – 44 сағатқа тең. Табиғатта кездесетін 1500-дей ядроның бір-бірінен айырмашылықтары не Z-де, не А-да, немесе екеуінен де бірдей болады. Шамамен алғанда, ядролардың 1/5-і тұрақты, қалғандары радиоактивті болып келеді. Көптеген ядролар жасанды түрде ядролық реакциялар көмегімен алынады. Табиғатта технецийден (Тс, Z=43) және прометийден (Pm, Z=61) басқа атомдық нөмірлері 1-ден басталып, 92-ге дейін жететін элементтер кездеседі. Плутонийді (Pu, Z=94) жасанды түрде алғаннан кейін, ол табиғатта смола минералында өте аз мөлшерде болатындығы анықталды. Қалған трансурандық (яғни ураннан кейінгі) элементтер (Z-тері 93-тен 107-ге дейін) жасанды түрде әр түрлі ядролық реакциялардың көмегімен алынған Трансурандық элементтер кюрий (96 Си), эйнштейний (99 Es), фермий (100Fm) және менделеевий (101Md) элементтерінің аттары атақты ғалымдардың П. Және М. Кюрилердің, А. Эйнштейннің, Э. Фермидің, Д. И. Менделеевтің құрметтеріне байланысты аталған. Лоуренсий (103 Lw) элементі циклотронды ойлап тапқан ғалым Э. Лоуренстің құрметіне байланысты аталса, ал курчатовий (104 Ku) өзінің атын атақты кеңес физигі И. В. Курчатовтың құрметіне байланысты алған. Кейбір трансурандық элементтер соның ішінде курчатовий де, сол сияқты 106 және 107 элементтер де Дубно қаласындағы Біріккен ядролық зерттеулер институтындағы ядролық реакциялар лабораториясында кеңес ғалымы Г. Н. Флеров және оның қызметкерлерінің жұмыстарының нәтижесінде алынған. жүктеу/скачать 312,65 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|