Poglavlje II Građa atoma i periodni zakon. Položaj protona i neutrona u jezgri

Prvo poglavlje. SVOJSTVA STABILNIH JEZGRA

Već je gore rečeno da se jezgra sastoji od protona i neutrona vezanih nuklearnim silama. Ako masu jezgre mjerimo u jedinicama atomske mase, tada bi ona trebala biti blizu mase protona pomnožene s cijelim brojem koji se naziva maseni broj. Ako je naboj jezgre i maseni broj, onda to znači da sastav jezgre uključuje protone i neutrone. (Broj neutrona u jezgri obično se označava sa

Ova svojstva jezgre odražavaju se u simboličkom zapisu, koji će se kasnije koristiti u obrascu

gdje je X naziv elementa čijem atomu pripada jezgra (npr. jezgre: helij - , kisik - , željezo - uran

Glavne karakteristike stabilnih jezgri su: naboj, masa, radijus, mehanički i magnetski momenti, spektar pobuđenih stanja, parnost i kvadrupolni moment. Radioaktivne (nestabilne) jezgre dodatno karakteriziraju životni vijek, vrsta radioaktivnih transformacija, energija emitiranih čestica i niz drugih posebnih svojstava o kojima će biti riječi u nastavku.

Prije svega, razmotrimo svojstva elementarnih čestica koje čine jezgru: protona i neutrona.

§ 1. GLAVNE ZNAČAJKE PROTONA I NEUTRONA

Težina. U jedinicama mase elektrona: masa protona je masa neutrona.

U jedinicama atomske mase: masa protona masa neutrona

U energetskim jedinicama, masa mirovanja protona je masa mirovanja neutrona

Električno punjenje. q je parametar koji karakterizira interakciju čestice s električno polje, izražava se u jedinicama naboja elektrona gdje je

Sve elementarne čestice nose količinu elektriciteta jednaku ili 0 ili Naboj protona Naboj neutrona je nula.

Spin. Spinovi protona i neutrona su jednaki.Obje čestice su fermioni i pokoravaju se Fermi-Diracovoj statistici, a time i Paulijevom principu.

magnetski moment. Ako u formulu (10), koja određuje magnetski moment elektrona umjesto mase elektrona, zamijenimo masu protona, dobivamo

Veličina se naziva nuklearni magneton. Analogijom s elektronom moglo bi se pretpostaviti da je spinski magnetski moment protona jednak. Međutim, iskustvo je pokazalo da je intrinzični magnetski moment protona veći od nuklearnog magnetona: prema suvremenim podacima

Osim toga, pokazalo se da nenabijena čestica - neutron - također ima magnetski moment koji je različit od nule i jednak

Prisutnost magnetskog momenta u neutronu i tako veliki značaj magnetski moment protona proturječi pretpostavkama o točkastoj prirodi ovih čestica. Brojni eksperimentalni podaci dobiveni u posljednjih godina, ukazuje da i proton i neutron imaju složenu nehomogenu strukturu. Istodobno, pozitivan naboj nalazi se u središtu neutrona, a na periferiji postoji negativni naboj koji mu je jednak po veličini, raspoređen u volumenu čestice. Ali budući da je magnetski moment određen ne samo veličinom struje koja teče, već i područjem koje ona pokriva, magnetski momenti koje oni stvaraju neće biti jednaki. Stoga neutron može imati magnetski moment dok ostaje općenito neutralan.

Međusobne transformacije nukleona. Masa neutrona veća je od mase protona za 0,14%, odnosno 2,5 mase elektrona,

U slobodnom stanju neutron se raspada na proton, elektron i antineutrino: prosječno vrijeme života mu je blizu 17 minuta.

Proton je stabilna čestica. Međutim, unutar jezgre se može pretvoriti u neutron; dok reakcija teče po shemi

Razlika u masama čestica koje stoje lijevo i desno nadoknađuje se energijom koju protonu predaju drugi nukleoni jezgre.

Proton i neutron imaju iste spinove, gotovo iste mase i mogu se transformirati jedan u drugog. Kasnije će se pokazati da su nuklearne sile koje djeluju između tih čestica u parovima također iste. Stoga se nazivaju zajedničkim imenom - nukleon i govore da nukleon može biti u dva stanja: proton i neutron, koja se razlikuju po svom odnosu prema elektromagnetskom polju.

Neutroni i protoni međusobno djeluju zbog postojanja nuklearnih sila, koje su neelektrične prirode. Nuklearne sile svoj nastanak duguju izmjeni mezona. Ako prikažemo ovisnost potencijalne energije interakcije protona i niskoenergetskog neutrona o udaljenosti između njih, tada će otprilike izgledati kao graf prikazan na Sl. 5a, tj. ima oblik potencijalne jame.

Riža. Slika 5. Ovisnost potencijalne energije međudjelovanja o udaljenosti između nukleona: a - za parove neutron-neutron ili neutron-proton; b - za par proton - proton

"Proizvedeno je prvih pet gorivnih sklopova MOX goriva za reaktor BN-800 Belojarske nuklearne elektrane. Time je završena faza ovladavanja proizvodnjom MOX MOX tehnološkog kompleksa", priopćila je tiskovna služba rekao je MCC.

Trenutno se provode mjere koje je razvio Rudarsko-kemijski kombinat zajedno s nizom poduzeća Rosatoma i usmjerene na povećanje produktivnosti proizvodnje kako bi se ispunio godišnji plan - 40 gorivnih sklopova.

Energetska jedinica br. 4 Belojarske nuklearne elektrane potrebna je za razvoj niza tehnologija za zatvaranje ciklusa nuklearnog goriva na temelju "brzih" reaktora. U takvom zatvorenom ciklusu, zbog proširene reprodukcije nuklearnog "goriva", smatra se da će se znatno proširiti gorivna baza nuklearne energije, a također će biti moguće smanjiti volumen radioaktivnog otpada zbog "spaljivanja" opasnih radionuklida. Rusija je, prema mišljenju stručnjaka, prva u svijetu u tehnologiji izgradnje brzih neutronskih reaktora.

Blok br. 4 BNPP-a s reaktorom BN-800 postao je prototip snažnijih komercijalnih "brzih" energetskih jedinica BN-1200. Ranije je objavljeno da bi odluka o izgradnji pilot jedinice BN-1200 također u NE Beloyarsk mogla biti donesena početkom 2020-ih.

Reaktor BN-800 dizajniran je za korištenje MOX goriva, koje može koristiti plutonij izdvojen tijekom prerade istrošenog nuklearnog goriva iz reaktora s toplinskim neutronima, koji čine temelj moderne nuklearne energije. Industrijska proizvodnja MOX goriva za BN-800 izgrađena je u MCC-u uz sudjelovanje više od 20 organizacija ruske nuklearne industrije.

Početno gorivo reaktora BN-800 formirano je uglavnom od tradicionalnog goriva uranovog oksida. Istodobno, dio gorivnih sklopova sadrži MOX gorivo proizvedeno u pilot postrojenjima drugih poduzeća Rosatoma - RIAR (Dimitrovgrad, Uljanovska oblast) i Proizvodno udruženje Mayak (ZATO Ozersk, Čeljabinska regija). S vremenom bi se reaktor BN-800 trebao prebaciti na MOX gorivo koje proizvodi MCC.

Savezno državno jedinično poduzeće "Rudarsko-kemijski kombinat" (dio odjeljenja završne faze životni ciklus predmeti uporabe atomska energija Rosatom) ima status federalne nuklearne organizacije. MCC je ključno poduzeće Rosatoma za stvaranje tehnološkog kompleksa za zatvoreni ciklus nuklearnog goriva koji se temelji na inovativnim tehnologijama nove generacije. Prvi put u svijetu, MCC koncentrira tri visokotehnološke procesne jedinice odjednom - skladištenje istrošenog nuklearnog goriva iz reaktora nuklearnih elektrana, njegovu obradu i proizvodnju novog nuklearnog MOX goriva za brze neutronske reaktore.

Što je neutron? Koja je njegova struktura, svojstva i funkcije? Neutroni su najveće čestice koje čine atome, koji su građevni blokovi sve materije.

Struktura atoma

Neutroni se nalaze u jezgri - gustom području atoma, također ispunjenom protonima (pozitivno nabijenim česticama). Ova dva elementa drži zajedno sila koja se naziva nuklearna. Neutroni imaju neutralan naboj. Pozitivni naboj protona usklađuje se s negativnim nabojem elektrona kako bi se stvorio neutralni atom. Iako neutroni u jezgri ne utječu na naboj atoma, oni imaju mnoga svojstva koja utječu na atom, uključujući razinu radioaktivnosti.

Neutroni, izotopi i radioaktivnost

Čestica koja se nalazi u jezgri atoma – neutron je 0,2% veća od protona. Zajedno čine 99,99% ukupne mase koju isti element može imati različita količina neutroni. Kada znanstvenici govore o atomskoj masi, misle na prosječnu atomsku masu. Na primjer, ugljik obično ima 6 neutrona i 6 protona s atomskom masom 12, ali ponekad se pojavljuje s atomskom masom 13 (6 protona i 7 neutrona). Ugljik s atomskim brojem 14 također postoji, ali je rijedak. Dakle, prosječna atomska masa ugljika iznosi 12,011.

Kada atomi imaju različit broj neutrona, nazivaju se izotopi. Znanstvenici su pronašli načine za dodavanje ovih čestica u jezgru kako bi stvorili velike izotope. Dodavanje neutrona ne utječe na naboj atoma, jer oni nemaju naboj. Međutim, oni povećavaju radioaktivnost atoma. To može rezultirati vrlo nestabilnim atomima koji mogu ispuštati visoke razine energije.

Što je jezgra?

U kemiji, jezgra je pozitivno nabijeno središte atoma, koje se sastoji od protona i neutrona. Riječ "jezgra" dolazi od latinske riječi nucleus, što je oblik riječi koja znači "orah" ili "jezgra". Pojam je 1844. skovao Michael Faraday kako bi opisao središte atoma. Znanosti koje se bave proučavanjem jezgre, proučavanjem njezina sastava i karakteristika, nazivaju se nuklearna fizika i nuklearna kemija.

Protone i neutrone drži zajedno jaka nuklearna sila. Elektroni se privlače u jezgru, ali se kreću tako brzo da se njihova rotacija odvija na određenoj udaljenosti od središta atoma. Pozitivni nuklearni naboj dolazi od protona, ali što je neutron? To je čestica koja nema električni naboj. Gotovo sva težina atoma sadržana je u jezgri, budući da protoni i neutroni imaju puno veću masu od elektrona. Broj protona u atomskoj jezgri određuje njen identitet kao elementa. Broj neutrona pokazuje koji je izotop elementa atom.

Veličina atomske jezgre

Jezgra je puno manja od ukupnog promjera atoma jer elektroni mogu biti dalje od središta. Atom vodika je 145 000 puta veći od svoje jezgre, a atom urana 23 000 puta veći od svog središta. Jezgra vodika je najmanja jer se sastoji od jednog protona.

Položaj protona i neutrona u jezgri

Proton i neutroni obično se prikazuju kao skupljeni i ravnomjerno raspoređeni po sferama. Međutim, ovo je pojednostavljenje stvarne strukture. Svaki nukleon (proton ili neutron) može zauzeti određenu razinu energiju i raspon lokacija. Dok jezgra može biti sferična, može biti i kruškolikog, kuglastog ili diskolikog oblika.

Jezgre protona i neutrona su barioni, koji se sastoje od najmanjih, zvanih kvarkovi. Privlačna sila ima vrlo mali domet, tako da protoni i neutroni moraju biti vrlo blizu jedan drugome kako bi se vezali. Ovo snažno privlačenje nadvladava prirodno odbijanje nabijenih protona.

Proton, neutron i elektron

Snažan poticaj u razvoju takve znanosti kao što je nuklearna fizika bilo je otkriće neutrona (1932). Za to treba zahvaliti engleski fizičar koji je bio Rutherfordov učenik. Što je neutron? Riječ je o nestabilnoj čestici koja se u slobodnom stanju za samo 15 minuta može raspasti na proton, elektron i neutrino, takozvanu neutralnu česticu bez mase.

Čestica je dobila ime zbog činjenice da nema električni naboj, neutralna je. Neutroni su izuzetno gusti. U izoliranom stanju, jedan neutron će imati masu od samo 1,67·10 - 27, a ako uzmete čajnu žličicu gusto napunjenu neutronima, tada će rezultirajući komad materije težiti milijune tona.

Broj protona u jezgri elementa naziva se atomski broj. Ovaj broj svakom elementu daje jedinstveni identitet. U atomima nekih elemenata, poput ugljika, broj protona u jezgri uvijek je isti, ali broj neutrona može varirati. Atom određenog elementa s određenim brojem neutrona u jezgri naziva se izotop.

Jesu li pojedinačni neutroni opasni?

Što je neutron? To je čestica koja je, zajedno s protonom, uključena u Međutim, ponekad mogu postojati sami. Kada su neutroni izvan jezgri atoma, oni dobivaju potencijal opasna svojstva. Kada se kreću velikom brzinom, proizvode smrtonosno zračenje. Poznate po svojoj sposobnosti da ubijaju ljude i životinje, takozvane neutronske bombe imaju minimalan utjecaj na nežive fizičke strukture.

Neutroni su vrlo važan dio atoma. Velika gustoća ovih čestica, u kombinaciji s njihovom brzinom, daje im iznimnu razornu moć i energiju. Kao posljedica toga, mogu promijeniti ili čak rastaviti jezgre atoma koji udare. Iako neutron ima neto neutralni električni naboj, on se sastoji od nabijenih komponenti koje se međusobno poništavaju s obzirom na naboj.

Neutron u atomu je sićušna čestica. Poput protona, premali su da bi se vidjeli čak i elektronskim mikroskopom, ali su tu jer je to jedini način da se objasni ponašanje atoma. Neutroni su vrlo važni za stabilnost atoma, ali izvan svog atomskog središta ne mogu postojati dugo vremena i raspadaju se u prosjeku za samo 885 sekundi (oko 15 minuta).

Crtić o dječaku geniju Jimmyju, kao i kasniju seriju, teško je gledati bez smisla za humor, emocija i bogate mašte! Ovdje se može mnogo toga zamjeriti. Iz nekog razloga u svemir lete bez svemirskog odijela, a mentalni razvoj pojedinih urbanih stanovnika ne ostavlja najbolji dojam, mnogi zakoni kemije i fizike, kao i mitovi i različite legende okrenut naglavce. Po hladnom vremenu hodaju, kao po vrućini, -30 je Dječji vrtić za njih svaki tjedan razrušeni grad, vojska je čudna... Da nastavim? Mislim da se ne isplati. Pa tako dalje i tako dalje. Neka postoji kontradikcija za kontradikcijom, i čini se, dobro, što se tu ima vidjeti? I sjeo je pred ekran, i nije se mogao otrgnuti. To su vam zakoni fizike! Pa kome oni ovdje trebaju! Djeci je potrebna avantura, mašta i razumijevanje svijeta da bi se pravilno razvijala! Odnosno ono što se uči u školi korak po korak, s prijateljima i kod kuće. Ovaj crtani film prikazuje predano prijateljstvo djece od najranije dobi kao nikada prije. Da bude zanimljivo za gledanje, s elementima parodije, šale, ali prijateljstva. Ne samoizolacija i usamljenost, nego prava odluka je biti prijatelj, biti u potrazi za prijateljima. Tada će doći do normalnog razvoja. Jimmy Neutron neobično je dijete. Ima prilično visok koeficijent mentalne sposobnosti, ali tek je školarac. Sam um ga nije mogao nikamo odvesti. Putovanja, školska praksa i prijatelji stvarno su pridonijeli razvoju Jimmyja. I koliko god njegovi izumi bili izvanredni, on je samo školarac. I mnoga djeca znaju biti ljuta, prljava i nestašna. Zato se kod svih razvija korak po korak. Pa sve ostalo je samo scenarij. Prva simpatija, hrpa prepravljenih i nedovršenih izuma, pas robot kao kućni ljubimac, obični roditelji (iako je otac malo jednostavan, ali ništa), hrpa neprijatelja koji se javljaju iz raznih razloga, život jednog školarca i kolosalna želja da se nešto učini, iako ne uvijek za dobrobit ljudi. Evo ga život mladog genijalnog izumitelja! Blago je negdje potonulo i ne može se pronaći. Jimmy je već ovdje. Dosadno predavanje o egipatskoj povijesti, bolje je letjeti u Egipat! Komet leti iznad zemlje. Ne može promašiti! Pa, ne čudi da je sve ovo prepuno svakakvih posljedica. Ponekad je previše, ponekad prekratko, ali sve u svemu nije loše. Visoko. Sam humor vrijedi! I koliko god priča djelovala nelogično, primijetio sam da je mnogima na ustima. Čak prave nove serije o nekim likovima. Da ne spominjemo da je sam original i danas popularan, a redovito se prikazuje na kanalu Nickelodeon. To je kršenje fizikalnih zakona. Tvorcima crtića želim ne samo reći "veliko hvala", već im i podići spomenik za života. Treba osmisliti priču o kojoj su pričali i skeptici. A kreatori su samo pri ruci. Ako pričaju o njoj, znači da je popularna. Ovo je važno. Govoriti o svim likovima nije dovoljno duha. I Sheen, i Cindy, i Bolby - svi su likovi toliko zanimljivi i svijetli, razotkriveni tako detaljno da bi bilo glupo zamjeriti filmu. Ako ocjenjujete film, onda, naravno, 10 od 10 bodova. Mislim da će se o tome pričati još desetljećima. 10 od 10 Hvala svima na pažnji!

4.1. Sastav atoma

Riječ "atom" prevedena je sa starogrčkog kao "nedjeljiv". Tako je trebalo biti gotovo potkraj XIX stoljeća. Godine 1911. E. Rutherford otkrio je da postoji pozitivno nabijen jezgra. Kasnije se pokazalo da je bio okružen elektronska ljuska.

Dakle, atom je materijalni sustav koji se sastoji od jezgre i elektronske ljuske.
Atomi su vrlo mali - na primjer, stotine tisuća atoma stane kroz debljinu lista papira. Veličina atomskih jezgri još je sto tisuća puta manja od veličine atoma.
Jezgre atoma su pozitivno nabijene, ali se ne sastoje samo od protona. Jezgre također sadrže neutralne čestice, otkrivene 1932. i imenovane neutroni. Protoni i neutroni zajedno se nazivaju nukleoni- odnosno nuklearne čestice.

Svaki atom kao cjelina je električki neutralan, što znači da je broj elektrona u elektronskoj ljusci atoma jednak broju protona u njegovoj jezgri.

Tablica 11Najvažnije karakteristike elektrona, protona i neutrona

Karakteristično	Elektron
Godina otvaranja
Otkrivač	Joseph John Thomson	Ernest Rutherford	James Chadwick
Simbol
Težina: oznaka značenje	mi-) 9.108. 10–31 kg	m(p+) 1.673. 10 -27 kg	m(ne) 1.675. 10 -27 kg
Električno punjenje	-1,6 . 10 –19 C = –1 e	1.6. 10 –19 C = +1 e
Radius

• Naziv elektron dolazi od grčke riječi za jantar.
• Naziv proton dolazi od grčke riječi za prvi.
• Naziv "neutron" dolazi od latinske riječi koja znači "ni jedno ni drugo" (odnosi se na njegov električni naboj).
• Znakovi "-", "+" i "0" u simbolima čestica zauzimaju mjesto desnog gornjeg indeksa.
• Veličina elektrona je toliko mala da u fizici (unutar okvira moderna teorija) općenito se smatra netočnim govoriti o mjerenju ove količine.

ELEKTRON, PROTON, NEUTRON, NUKLON, ELEKTRONSKI OKLJUČAK.
1. Odredite koliko je masa protona manja od mase neutrona. Koliki je udio mase protona ta razlika (izraziti kao decimalni broj i kao postotak)?
2. Koliko je puta (približno) masa bilo kojeg nukleona veća od mase elektrona?
3. Odredi koliki će dio mase atoma biti masa njegovih elektrona ako atom sadrži 8 protona i 8 neutrona. 4. Mislite li da je prikladno koristiti jedinice međunarodnog sustava jedinica (SI) za mjerenje mase atoma?

4.2. Interakcije između čestica u atomu. Atomske jezgre

Između svih nabijenih čestica atoma djeluju električne (elektrostatske) sile: elektroni atoma se privlače prema jezgri i istovremeno se međusobno odbijaju. Djelovanje nabijenih čestica jedne na drugu prenosi se električno polje.

Jedno polje već znate – gravitacijsko. O tome što su polja io nekim njihovim svojstvima više ćete naučiti iz kolegija fizike.

Svi protoni u jezgri su pozitivno nabijeni i odbijaju se zbog električnih sila. Ali jezgre postoje! Posljedično, u jezgri, osim elektrostatskih sila odbijanja, postoji i neka vrsta međudjelovanja između nukleona, zahvaljujući čijim se silama oni međusobno privlače, a to je međudjelovanje mnogo jače od elektrostatskog. Te se sile nazivaju nuklearne sile, interakcija - snažna interakcija, a polje koje prenosi ovu interakciju je jako polje.

Za razliku od elektrostatičke, snažna interakcija se osjeća samo na malim udaljenostima - reda veličine jezgri. Ali privlačne sile uzrokovane ovom interakcijom ( F ja). mnogo puta više elektrostatičan ( F e). Dakle - "snaga" jezgri višestruko je veća od "snage" atoma. Stoga, u U kemijskim pojavama mijenja se samo elektronska ljuska, dok jezgre atoma ostaju nepromijenjene.

Ukupan broj nukleona u jezgri naziva se maseni broj a označen je slovom ALI. Broj neutrona u jezgri se označava slovom N, a broj protona- pismo Z. Ovi brojevi povezani su jednostavnom relacijom:

Gustoća tvari jezgri je ogromna: približno je jednaka 100 milijuna tona po kubnom centimetru, što je nemjerljivo s gustoćom bilo koje kemijske tvari.

ELEKTRONIČKA LJUSKA, ATOMSKA JEZGRA, MASENI BROJ, BROJ PROTONA, BROJ NEUTRONA.

4.3. Nuklidi. Elementi. izotopi

U kemijskim reakcijama atomi mogu izgubiti dio svojih elektrona ili mogu dodati "dodatne". U ovom slučaju nabijene čestice nastaju iz neutralnih atoma - ioni. Kemijska suština atoma se ne mijenja, odnosno atom, na primjer, klora ne prelazi u atom dušika ili u atom nekog drugog elementa. Fizikalni utjecaji prilično visoke energije općenito mogu "otkinuti" cijelu elektronsku ljusku s atoma. Kemijska suština atoma također se neće promijeniti - uzimajući elektrone od nekih drugih atoma, jezgra će se ponovno pretvoriti u atom ili ion istog elementa. Atomi, ioni i jezgre se zajednički nazivaju nuklidi.

Za označavanje nuklida koriste se simboli elemenata (sjećate se da mogu označavati i jedan atom) s lijevim indeksima: gornji je jednak masenom broju, donji je broju protona. Primjeri označavanja nuklida:

Općenito

Sada možemo formulirati konačnu definiciju pojma "kemijski element".

Budući da je nuklearni naboj određen brojem protona, onda kemijski element može se imenovati skup nuklida s istim brojem protona.. Podsjećajući se na ono što je rečeno na početku odlomka, možemo pojasniti jedan od najvažnijih kemijskih zakona.

Na kemijske reakcije(i tijekom fizičkih interakcija koje ne utječu na jezgru) nuklidi ne nastaju, ne nestaju i ne pretvaraju se jedni u druge.

Dakle, maseni broj jednak je zbroju broja protona i broja neutrona: ALI = Z + N. Nuklidi istog elementa imaju isti nuklearni naboj ( Z= konst), i broj neutrona N? Za nuklide istog elementa broj neutrona u jezgri može biti isti ili se može razlikovati. Stoga maseni brojevi nuklida jednog elementa mogu biti različiti. Primjeri nuklida istog elementa s različitim maseni brojevi- različiti stabilni nuklidi kositra, čije su karakteristike dane u tablici. 12. Nuklidi s istim masenim brojevima imaju istu masu, a nuklidi s različitim masenim brojevima imaju različite mase. Iz toga slijedi da se atomi istog elementa mogu razlikovati u masi.

Prema tome, za nuklide istog izotopa isti broj protona (jer je jedan element), isti broj neutrona (jer je jedan izotop) i, naravno, istu masu. Takvi nuklidi su potpuno isti i stoga se u osnovi ne razlikuju. (U fizici, riječ "izotop" ponekad znači jedan nuklid određenog izotopa)

Nuklidi različitih izotopa istog elementa razlikuju se po masenim brojevima, odnosno brojevima
neutrona i mase.

Ukupan broj nuklida poznatih znanstvenicima približava se cifri od 2000. Od toga je oko 300 stabilnih, odnosno postoje u prirodi. Trenutno je poznato 110 elemenata, uključujući one umjetno dobivene. (Među nuklidima fizičari razlikuju izobare- nuklidi iste mase (bez obzira na naboj)
Mnogi elementi imaju jedan prirodni izotop, na primjer Be, F, Na, Al, P, Mn, Co, I, Au i neki drugi. Ali većina elemenata ima dva, tri ili više stabilnih izotopa.
Da bi opisali sastav atomskih jezgri, ponekad izračunavaju dionice protona ili neutrona u tim jezgrama.

gdje D i- udio objekata koji nas zanimaju (na primjer, sedmi),
N 1 – broj prvih objekata,
N 2 je broj drugih objekata,
N 3 - broj trećih objekata,
N i- broj objekata koji nas zanimaju (na primjer, sedmi),
N n- broj zadnjih objekata u nizu.

Da bismo skratili zapis formula u matematici, znak označava zbroj svih brojeva N i, od prve ( ja= 1) do posljednjeg ( ja = n). U našoj formuli to znači da se brojevi svih objekata zbrajaju: od prvog ( N 1) do posljednjeg ( N n).

Primjer. Kutija sadrži 5 zelenih olovaka, 3 crvene i 2 plave; potrebno je odrediti udio crvenih olovaka.

N 1 = n h, N 2 = N do, N 3 = n c;

Udio se može izraziti prostim ili decimalnim razlomkom, kao i postotkom, na primjer:

NUKLID, IZOTOP, UDIO
1. Odredite udio protona u jezgri atoma. .Odredite udio neutrona u ovoj jezgri.
2. Koliki je udio neutrona u jezgrama nuklida
3. Maseni broj nuklida je 27. Udio protona u njemu je 48,2%. Od kojeg je elementa nuklid ovog nuklida?
4. U jezgri nuklida udio neutrona je 0,582. Definiraj Z.
5. Koliko je puta masa atoma teškog izotopa urana 92 ​​U, koji u jezgri sadrži 148 neutrona, veća od mase atoma lakog izotopa urana, koji u jezgri sadrži 135 neutrona?

4.4. Kvantitativne karakteristike atoma i kemijskih elemenata

Od kvantitativnih karakteristika atoma već ste upoznati s masenim brojem, brojem neutrona u jezgri, brojem protona u jezgri i nabojem jezgre.
Budući da je naboj protona jednak elementarnom pozitivnom naboju, broj protona u jezgri ( Z) i naboj ove jezgre ( q i), izraženi u elementarnim električnim nabojima, brojčano su jednaki. Stoga se, kao i broj protona, nuklearni naboj obično označava slovom Z.
Broj protona je isti za sve nuklide bilo kojeg elementa, pa se može koristiti kao karakteristika ovog elementa. U ovom slučaju se zove atomski broj.

Budući da je elektron "lakši" od bilo kojeg nukleona gotovo 2000 puta, masa atoma ( m o) prvenstveno je koncentriran u jezgri. Može se mjeriti u kilogramima, ali to je vrlo nezgodno.
Na primjer, masa najlakšeg atoma, atoma vodika, je 1,674. 10-27 kg, a čak i masa najtežeg od atoma koji postoje na Zemlji - atoma urana - iznosi samo 3,952. 10–25 kg. Čak i korištenjem najmanjeg decimalnog razlomka grama - attograma (ag), dobivamo vrijednost mase atoma vodika m o(H) == 1,674. 10–9 Ag. Zaista, neugodno.
Stoga se kao jedinica za mjerenje masa atoma koristi posebna jedinica atomske mase za koju je poznati američki kemičar Linus Pauling (1901. - 1994.) predložio naziv "dalton".

Jedinica atomske mase, s točnošću dovoljnom u kemiji, jednaka je masi bilo kojeg nukleona i bliska je masi atoma vodika, čija se jezgra sastoji od jednog protona. U 11. razredu kolegija fizike naučit ćete zašto je ona zapravo nešto manja od mase bilo koje od ovih čestica. Radi lakšeg mjerenja, jedinica atomske mase određena je u smislu mase nuklida najzastupljenijeg izotopa ugljika.

Oznaka jedinice atomske mase je a. e.m. ili Dn.
1Dn = 1,6605655. 10–27 kg 1,66 . 10–27 kg.

Ako se masa atoma mjeri u daltonima, onda se po tradiciji ne naziva "masa atoma", već atomska masa. Masa atoma i atomska masa su jedna te ista fizikalna veličina. Budući da je riječ o masi jednog atoma (nuklida), to se naziva atomska masa nuklida.

Atomska masa nuklida označena je slovima A r sa simbolom nuklida, na primjer:
A r(16 O) je atomska masa nuklida 16 O,
A r(35 Cl) je atomska masa nuklida 35 Cl,
A r(27 Al) je atomska masa nuklida 27 Al.

Ako element ima nekoliko izotopa, tada se taj element sastoji od nuklida različitih masa. U prirodi je izotopski sastav elemenata obično konstantan, pa za svaki element možemo izračunati prosječna masa atoma ovaj element ():

gdje D 1 , D 2 , ..., D i- udio 1., 2., ... , ja-th izotop;
m 0 (1), m 0 (2), ..., m 0 (ja) je masa nuklida 1., 2., ..., i-tog izotopa;
n – ukupni broj izotopa ovog elementa.
Ako se prosječna masa atoma elementa mjeri u daltonima, tada se u ovom slučaju naziva atomska masa elementa.

Atomska masa elementa označava se na isti način kao i atomska masa nuklida, slovima ALI r , ali ne simbol nuklida, već simbol odgovarajućeg elementa naznačen je u zagradama, na primjer:
ALI r (O) je atomska masa kisika,
ALI r (Sl) je atomska masa klora,
ALI r (Al) - atomska masa aluminija.

Budući da su atomska masa elementa i prosječna masa atoma tog elementa ista fizikalna veličina, izražena različitim mjernim jedinicama, formula za izračunavanje atomske mase elementa slična je formuli za izračunavanje prosječne mase atoma ovog elementa:

gdje D 1 , D 2 , ..., D n– udio 1., 2., ..., ja-tog izotopa;
A r(1), A r(2), ..., A r(ja) je atomska masa 1., 2., ..., ja-th izotop;
P - ukupan broj izotopa određenog elementa.

atomski broj elementa

4) Koliki je udio a) atoma kisika u dušikovom oksidu N 2 O 5; b) atomi sumpora u sumpornoj kiselini? 5) Uzimajući atomsku masu nuklida brojčano jednaku masenom broju, izračunajte atomsku masu bora ako prirodna mješavina izotopa bora sadrži 19% izotopa 10 V i 81% izotopa 11 V.

6) Uzimajući atomsku masu nuklida brojčano jednaku masenom broju, izračunajte atomske mase sljedećih elemenata ako su udjeli njihovih izotopa u prirodnoj smjesi (sastav izotopa): a) 24 Mg - 0,796 25 Mg - 0,091 26 mg - 0,113
b) 28 Si - 92,2 % 29 Si - 4,7 % 30 Si - 3,1 %
c) 63 Cu - 0,691 65 Cu - 0,309

7) Odredite izotopski sastav prirodnog talija (u udjelima odgovarajućih izotopa), ako se izotopi talij-207 i talij-203 nalaze u prirodi, a atomska masa talija iznosi 204,37 dana.

8) Prirodni argon se sastoji od tri izotopa. Udio 36 Ar nuklida je 0,34%. Atomska masa argona je 39,948 dana. Odredite u kojem se omjeru 38 Ar i 40 Ar nalaze u prirodi.

9) Prirodni magnezij sastoji se od tri izotopa. Atomska masa magnezija je 24,305 dana. Udio izotopa 25 Mg je 9,1%. Odredite udjele preostala dva izotopa magnezija s masenim brojevima 24 i 26.

10)B Zemljina kora(atmosfera, hidrosfera i litosfera) atomi litija-7 nalaze se otprilike 12,5 puta češće od atoma litija-6. Odredite atomsku masu litija.

11) Atomska masa rubidija je 85,468 dana. 85 Rb i 87 Rb nalaze se u prirodi. Odredite koliko je puta laki izotop rubidija veći od teškog izotopa.