Общие сведенья об атомах и атомных ядрах.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Общие сведенья об атомах и атомных ядрах.

В 1911 году, английский учёный Эрнест Резерфорд предложил "планетарную" модель атома, согласно которой в центре атома расположено крохотное, но очень плотное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, а электроны вращаются вокруг него по определённым орбитам, как планеты вокруг Солнца (рис.1). Именно этой моделью пользуются до сегодняшнего дня.

В ядре сосредоточена практически вся масса атома (99,95%). При Рис.1 обычных условиях атом является электрически нейтральным, так как положительный заряд ядра компенсируется отрицательным зарядом электронов.

Размеры атомов, так же как и их масса, чрезвычайно малы, и составляют около 1 нм (1·10^{-9 м). Электроны очень лёгкие, почти невесомые, имеют отрицательный заряд (заряд электрона условно равен -1,}соответствуетэлементарному заряду q_e= ).

Атомное ядро любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих электрического заряда нейтронов. Заряд протона по абсолютной величине равен заряду электрона. Протон и нейтрон являются двумя зарядовыми состояниями ядерной частицы, которая называется нуклоном. Внутри ядра протоны и нейтроны способны к взаимному превращению, однако количество протонов и нейтронов в ядре всегда величина постоянная для данного нуклида и является его важной характеристикой. Массовым числом А называется общее число нуклонов в ядре. Массовые числа нейтрона и протона одинаковы и равны 1 а.е.м..

Число протонов в ядре равно числу электронов и называется зарядовым числом Z, оно совпадает с порядковым номером (атомным номером) атома данного химического элемента в периодической системе Менделеева:

№_пор= Z .

Чтобы определить число нейтронов N надо от массового числа A отнять атомный номер Z (или зарядовое число):

N = A − Z.

Нуклиды обозначаются в общем виде следующим образом: или , где Х – символ химического элемента, А – массовое число, Z - зарядовое число или атомный номер. Например, , , и т.д.

Электроны, движущиеся вокруг ядра, сгруппированы в электронные слои, каждый из которых содержит электроны с близкими значениями энергии.

Ядра элементов весьма устойчивы. Это значит, что кроме кулоновских сил отталкивания между протонами в ядре действуют и значительные силы притяжения, которые называют ядерными. Ядерные силы имеют следующие основные особенности:

1. Они действуют только на очень коротких расстояниях порядка размера самого ядра и за его пределами равны нулю.

2. Ядерные силы в сотни и тысячи раз превышают все другие известные в природе взаимодействия.

3. Они действуют независимо от заряда нуклона.

4. Они имеют свойства насыщения: каждый нуклон взаимодействует только с соседним с ним нуклонами, и при увеличении количества нуклонов в ядре, ядерные силы не возрастают.

5. Ядерные силы обладают особой обменной природой, не имеющей аналогий в классической физике. Согласно теории, нуклоны в ядре удерживаются вместе путем непрерывного обмена особыми элементарными частицами, которые называются квантами ядерного поля или -мезонами. Время обмена составляет~10^–23 с.