Строение ядра
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Строение ядра
После опытов Резерфорда, прояснивших устройство атома, возник естественный вопрос: из чего состоит атомное ядро? Ответа пришлось ждать двадцать лет — до открытия нейтрона.
Ядро самого простого атома водорода, как вы помните, было названо протоном. Протон имеет положительный заряд e = Кл (равный по модулю заряду электрона) и массу mp = кг. Масса протона примерно в 1836 раз больше массы электрона.
Нейтрон был открыт в 1932 году английским физиком Джеймсом Чедвиком. Масса нейтрона mn = кг оказалась очень близка к массе протона. Однако, в отличие от протона, нейтрон не имеет электрического заряда.
Открытие нейтрона послужило ключом к пониманию устройства атомного ядра.
Нуклонная модель ядра
Сразу после открытия нейтрона несколько физиков одновременно высказали идею протоннонейтронной, или нуклонной, модели ядра. Согласно этой модели ядро состоит из протонов и нейтронов. Будучи «кирпичиками», из которых строится ядро, протоны и нейтроны получили общее название нуклонов.
Модель атомного ядра показана на рис. 1. Красным цветом условно изображены протоны, чёрным — нейтроны.
Рис. 2. Модель ядра атома
Число протонов в ядре называется зарядовым числом и обозначается Z.
Заряд ядра, следовательно, равен Ze. Поскольку атом в целом электрически нейтрален, величина Z совпадает с числом электронов в атоме. Зарядовое число, таким образом, есть не что иное, как порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева.
Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается A. Число нейтронов в ядре тогда будет равно A − Z.
Запись означает, что в ядре элемента X содержится A нуклонов, из которых Z являются протонами. Например, ядро алюминия состоит из 27 нуклонов, а именно из 13 протонов и 14 нейтронов.
Изотопы
Что будет, если изменить число нейтронов ядре? Какие-то свойства вещества в результате должны поменяться — например, плотность. Однако все химические свойства при этом останутся прежними — ведь за них отвечает зарядовое число Z, а оно-то не менялось!
Изотопы — это разновидности одного и того же химического элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре.
Например, у водорода три изотопа: обычный H, дейтерий H и тритий H.
Изотопы совершенно идентичны в отношении химических свойств, и их невозможно разделить никакими химическими методами. Оказывается, почти любой элемент таблицы Менделеева представляет собой смесь изотопов в различных пропорциях — вот почему атомные массы химических элементов не равны целым числам. Как правило, атомная масса всё же достаточно близка к целому числу, поскольку в природе доминирует изотоп именно с такой атомной массой. Но бывают и исключения: так, атомная масса хлора равна 35,5.
Изотопы могут различаться также своими радиоактивными свойствами: у одного и того же химического элемента могут быть как стабильные изотопы, так и подверженные радиоактивному распаду. Собственно, именно это наблюдение — что вроде бы одно и то же вещество бывает то радиоактивным, то нет — и навело в своё время на мысль о существовании изотопов.
Полезные ссылки:
