Будова ядра атома. Ізотопи

Наступним кроком після створення Резерфордом ядерної моделі будови атома була відповідь на запитання: а з чого складається ядро? Правильну відповідь на нього учені змогли дати лише з накопиченням відомостей про різноманітні властивості ядер.

В 1919 році Ернест Резерфорд, опромінюючи альфа-частинками газ азоту, виявив в ньому певну кількість атомів гідрогену. Це була перша штучно викликана ядерна реакція. Зважаючи на те, що гідроген має атомну масу 1, Резерфорд прийшов до висновку, що його ядро є елементарною частинкою, яка входить до складу інших частинок. Е. Резерфорд

Тоді була уперше висловлена думка про те, що ядра Гідрогену є основною частиною ядер атомів. Пізніше для позначення ядер Гідрогену був запропонований термін «протон». Протон (грецький protos перший), стабільна елементарна частка, ядро атома водню.

Нейтрон відкрив у 1932 році Джеймс Чедвік. У 1935 році він отримав за це відкриття Нобелівську премію. Спочатку вважалося, що нейтрон є зв'язаним станом протона й електрона, але точніші вимірювання маси частинки показали, що вона більша за сумарну масу протона й електрона, що неможливо при зв'язуванні. Розпад нейтрона на протон і електрон, при якому зайву енергію забирає нейтрино, підтверджує цей висновок. Джеймс Чедвік

ГЕЙЗЕНБЕРГ ВЕРНЕР ( ), німецький фізик, створив теорію будови атомного ядра (1932г.) ІВАНЕНКО ДМИТРО ( ), російський та український фізик-теоретик, першим запропонував протонно-нейтронну модель ядра Український фізик Іваненко і німецький фізик Гейзенберг 1932 року незалежно один від одного запропонували протонно-нейтронну модель ядра, згідно з якою ядро складається із протонів і нейтронів.

Дмитро Дмитрович Іваненко фізик- теоретик, доктор фізико-математичних наук. Народився Д. Д. Іваненко 1904 р. в сімї вчителів у Полтаві. У pp. завідувач відділу Харківського фізико-технічного інституту, має праці з квантової теорії поля, історії фізики. На сторінках журналу Nature Іваненко опублікував статтю, в якій висловив припущення, що нейтрон як і протон, є структурними елементами ядра.

Характеристики нуклонів Протон ( p ) Нейтрон ( n ) Електричнийзаряд 1,6 * Кл 0 Маса 1,6726* кг 1,6749* кг Маса в m e Загальна назва протона і нейтрона нуклон (від латин. nucleus ядро). Маси протонів і нейтронів приблизно однакові і дорівнюють 1 а. о. м. Маса електрона набагато менша від маси ядра.

Визначення кількості протонів і нейтронів у ядрі

Масове число A, яке визначає атомну масу елемента, дорівнює сумі чисел нейтронів N і протонів Z у ядрі: A=Z+N

Визначити число протонів і нейтронів в ядрі атома дуже просто. Наприклад, протонне число елемента Калію дорівнює 19. Це означає, що заряд ядра його атома +19, тобто в ядрі міститься 19 протонів. Оскільки відносна атомна маса Калію 39, то в ядрі його атома міститься = 20 нейтронів.

Приклади протони нейтрони масове число протони нейтрони =146

Завдання Користуючись програмно-методичним комплексом «Таблиця Менделєєва» визначити склад ядра атома Арсену.

Запитання Як же утримуються протони й нейтрони в ядрі? Адже всі протони позитивно заряджені, а нейтрони електронейтральні. Чому ж ядро не розсипається на окремі частинки?

Протони і нейтрони утримуються в ядрі специфічними ядерними силами. Це найпотужніші сили в природі, що є мірою сильної взаємодії. Їх характерна особливість - вони діють на дуже малих відстанях, що приблизно дорівнюють розміру ядра ( – см) і досягають надзвичайної величини, яка в разів перевищує кулонівське відштовхування однойменно заряджених протонів. Природа ядерних сил остаточно ще не з'ясована.

Ізотопами називають різновиди атомів одного хімічного елемента з різною кількістю нейтронів. Різновид атомів із певною кількістю нейтронів називають нуклідом. Ізотопи поділяють на природні й штучні, стабільні й радіоактивні. Природні ізотопи існують у природі. Штучні ізотопи у природі не трапляються – їх добувають під час ядерних реакцій. Ізотопи

Радіоактивні ізотопи (радіонукліди) спонтанно перетворюються на інші нукліди з виділенням енергії. Протилежністю радіонуклідів є стабільні ізотопи. Ізотопи позначають тими самими символами, що і хімічний елемент, додаючи зверху з лівого боку символу число, що показує масу даного ізотопу, виражену у вуглецевих одиницях

Наприклад, ізотопи хлору позначають: 35Cl і 37Cl. В атомному ядрі ізотопу хлору 35Cl міститься 17 протонів, оскільки порядковий номер хлору 17, і 18 нейтронів (3517=18), а в ядрі ізотопу хлору 37Cl 17 протонів і 20 нейтронів (3717 = 20).

Деякі хімічні елементи мають невелику кількість ізотопів. Так, для кисню відомо три ізотопи: 16O (ядро складається з 8 протонів і 8 нейтронів), 17O (ядро складається з 8 протонів і 9 нейтронів) і 18О (ядро складається з 8 протонів і 10 нейтронів). Деякі ж хімічні елементи складаються з досить великої кількості ізотопів. Наприклад, ксенон має 9 ізотопів, олово 10.

Переважна більшість ізотопів не має спеціальних назв, але для ізотопів деяких елементів, зокрема для ізотопів водню, існують спеціальні назви і навіть спеціальні символи. Так, ізотоп водню 1H називають протій, ізотоп 2H дейтерій і позначають символом D а ізотоп 3Н тритій (символ T).

В природі існують досить поширені ізотопи, як, наприклад, ізотоп кисню 16O і ізотоп водню 1Н, а інші ізотопи зустрічаються в дуже мізерних кількостях, як ізотопи кисню 17O і 18O і ізотопи водню 2H і 3H. За хімічними властивостями всі ізотопи даного елементу дуже близькі, тому різниці між ними при хімічних реакціях не проводять. Виняток становлять лише ізотопи водню, які за своїми властивостями помітно відрізняються один від одного.

Задача З відеофрагменту зясувати у ядро якого елемента перетвориться ядро даного атома якщо до нього додати 2 протони?

Закріплення вивченого матеріалу. 1. Після якого відкриття було запропоновано протонно-нейтронну модель будови атомного ядра? 2. Що таке масове число і як воно визначається? 3. Чому дорівнює зарядове число ядра? 4. За рахунок яких сил нуклони утримуються в ядрі? Що ви можете про них сказати? 5. Що називають нуклідом? радіонуклідом? 6. Що таке ізотопи хімічного елемента? 7. Які ізотопи має гідроген? Чи є серед них радіоактивні ізотопи?

Домашнє завдання: Опрацювати за підручником § 43. Підготувати презентацію з 5 слайдів на тему: «Вплив радіоактивного випромінювання на живі організми»

Дякую за увагу!!!