Современные представления о строении атома и атомного ядра
Современная наука выделяет следующие структурные уровни организации материи в микромире: молекулярный, атомный, уровень элементарных частиц, уровень кварков, суперструнный.
Атом состоит из положительно заряженного ядра, состоящего из протонов и нейтронов, и отрицательно заряженных электронов. Электроны располагаются вокруг ядра в виде электронного облака.
Согласно квантовой механике, энергия электронов, их орбитальный момент импульса, проекция момента импульса на выделенное направление в пространстве и проекция собственного момента импульса электрона (спина) на выбранное направление дискретны или квантованы.
Состояние электрона в атоме описывается набором четырех квантовых чисел: n, l, m и s.
n называется главным квантовым числом и характеризует энергию электрона в атоме.
Орбитальное число l характеризует момент импульса электрона в атоме.
Магнитное число m определяет проекцию момента импульса на выделенное направление в пространстве.
Электрон и ряд других элементарных частиц обладают собственным механическим моментом импульса (спином), не связанным с их движением в пространстве. Спиновое число s характеризует проекцию момента импульса электрона на выделенное направление в пространстве.
При переходе с одного энергетического уровня (Em) на другой (En) атом испускает или поглощает квант энергии электромагнитного поля (фотон)
hn = Em - En.
Атомное ядро состоит из элементарных частиц - протонов и нейтронов.Протон (p) имеет положительный заряд, численно равный заряду электрона, и массу покоя, превышающую массу покоя электрона в 1836 раз. Нейтральная частица нейтрон (n) имеет массу, превышающую массу электрона в 1839 раз. Протоны и нейтроны называются нуклонами, общее число нуклонов в ядре называется его массовым числом А. Заряд ядра определяется числом протонов Z, которое называется зарядовым числом. Зарядовое число совпадает с порядковым номером химического элемента в Периодической системе элементов. Ядра с одинаковым зарядовым числом А (одинаковым числом протонов), но разным массовым числом Z(разным числом нейтронов) называются изотопами.
Радиус ядра пропорционален массовому числу А и составляет (1,3-1,7)×10-15 м. Плотность ядерного вещества примерно одинакова для всех ядер (1017 кг/м3).
Опыт показывает, что масса ядра меньше суммы масс составляющих нуклонов на величину Dm, называемую дефектом массыядра. Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра Eсв. Энергия связи ядра связана с его дефектом массы Dm соотношением Eсв.= Dmc2.
Между составляющими ядро нуклонами действуют особые силы, значительно превышающие кулоновские силы отталкивания между протонами. Эти силы называются ядерными или сильным взаимодействием.
Единая последовательная теория атомного ядра до настоящего времени не разработана. Среди моделей, описывающих свойства ядра, наиболее известны капельная и оболочечная модели.
Дата добавления: 2016-11-02; просмотров: 2260;