Нуклонная модель ядра Гейзенберга-Иваненко

Нуклонная модель ядра Гейзенберга-Иваненко — предложенная в 1932 году Д. Д. Иваненко и В. Гейзенбергом модель, согласно которой ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов (нуклонов)[1].

До опровержения модели Томсона Джозефа Джона, о строении атома, Эрнестом Резерфордом, в качестве элементарного ядра принимали протон — положительную частицу, которая имела заряд по модулю равный электрону: е = 1,6*10-19 Кл. Протон имеет массу, равную 1,6726 · 10−27 кг[2].

Нуклонная модель ядра

Дж. Чедвик открыл существование нейтрона. Одновременно, несколько ученых предположило, что ядро состоит из протонов и нейтронов. Структурные частицы ядра были названы нуклонами[2].

В начале XX века Дж. Чедвик открыл существование нейтрона. Нейтрон влияет только на массу ядра, при этом свойства ядра не меняется, зарядовое число останется неизменным[2].

Нуклонная модель ядра
Протон — ядро атома водорода. Положительный заряд протона равен модулю заряда электрона[1].Протон имеет массу, равную 1,6726 · 10−27 кг[2].

Нейтрон — нейтральная частица[1].

Массы протона и нейтрона приблизительно одинаковы и равны 1 атомной единице массы[1].

1,6749 · 10−27 кг[2].

Модель атомного ядра

В качестве характеристики ядра используют зарядовое число, равное количеству протонов, которое обозначается буквой Z. Для определения заряда ядра необходимо зарядовое число умножить на величину элементарного заряда. Атом нейтрально заряжен, а протоны имеют такой же заряд, как и электроны, то количество электронов должно совпадать с количеством протонов. Для определения зарядового числа элементов нужно воспользоваться порядковым номером в таблице Менделеева[2].

Количество всех нуклонов определяется по массовому числу и обозначается буквой А. Число нейтронов в ядре обозначается буквой N и определяется, как N = A — Z[2].

Массовое число — А — общее число нуклонов в ядре[1].

Зарядовое число — Z — число протонов в ядре[1].

Зарядовое число Z равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева[1].

Обозначение атомного ядра
Изотопы — химические элементы, ядра которых содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов[1].
Изотопы углерода
Устойчивость ядра обусловлена тем, что в нем существуют особые ядерные силы, обладающие следующими свойствами[1]:
  1. Являются только силами притяжения
  2. Много больше кулоновских сил
  3. Обладают свойствами зарядовой независимости.
  4. Короткодействующие: действуют на расстоянии до 2 *10^-15 м.
  5. Не являются центральными.
Ядерные силы
Для расщепления ядра на отдельные нуклоны требуется совершить работу по преодолению ядерных сил. Энергию, необходимую для полного разделения ядра на отдельные протоны и нейтроны, называют энергией связи ядра[1].

Для расщепления ядра на отдельные нуклоны требуется совершить работу по преодолению ядерных сил. Энергию, необходимую для полного разделения ядра на отдельные протоны и нейтроны, называют энергией связи ядра[1].

Дефект массы — мера энергии связи атомного ядра (разность между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра)[1].

Дефект масс
Дефекту масс соответствует энергия связи[1]
Энергия связи
Для характеристики устойчивости ядра рассматривают удельную энергию связи (энергию связи, приходящуюся на один нуклон)[1]:
  1. Ядра элементов средней части периодической системы Менделеева с массовым числом имеют максимальную удельную энергию связи.
  2. С ростом массового числа удельная энергия плавно убывает.
  3. Для ядер с массовым числом A<40 удельная энергия убывает очень быстро.
  4. Максимальной энергией связи обладают ядра, у которых число протонов и нейтронов четное, а минимальной — ядра, у которых число протонов и нейтронов нечетное.
  5. Легкие ядра обладают тенденцией к слиянию, а тяжелые к разделению.
Удельная энергия связи
График зависимости удельной энергии связи
График удельная энергия связи

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Александр Харин. Нуклонная модель ядра. https://fizclass.ru/ (21 марта 2017). Дата обращения: 9 февраля 2024.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 bary. Нуклонная модель ядра Гейзенберга–Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы. https://cknow.pro/ (27 августа 2017). Дата обращения: 9 февраля 2024.