Yuqorida aytib o'tilganidek, atom uch turdagi elementar zarralardan iborat: protonlar, neytronlar va elektronlar. Atom yadrosi proton va neytronlardan tashkil topgan atomning markaziy qismidir. Proton va neytronlarning umumiy nomi nuklon, ular yadroda bir-biriga aylanishi mumkin. Eng oddiy atom - vodorod atomining yadrosi bitta elementar zarracha - protondan iborat.

Atom yadrosining diametri taxminan 10 -13 – 10 -12 sm va atom diametrining 0,0001 ga teng. Biroq, atomning deyarli butun massasi (99,95 - 99,98%) yadroda to'plangan. Agar 1 sm 3 toza yadro moddasini olish mumkin bo'lsa, uning massasi 100 - 200 million tonna bo'lar edi. Atom yadrosining massasi atomni tashkil etuvchi barcha elektronlarning massasidan bir necha ming marta katta.

Proton– elementar zarracha, vodorod atomining yadrosi. Protonning massasi 1,6721x10 -27 kg, bu elektron massasidan 1836 marta katta. Elektr zaryadi musbat va 1,66x10 -19 S ga teng. Kulon - 1A (amper) doimiy oqimda 1 s vaqt ichida o'tkazgichning ko'ndalang kesimidan o'tadigan elektr miqdoriga teng elektr zaryadining birligi.

Har qanday elementning har bir atomida yadroda ma'lum miqdordagi protonlar mavjud. Bu raqam berilgan element uchun doimiy bo'lib, uning fizik va ni aniqlaydi Kimyoviy xossalari. Ya'ni, protonlar soni biz qaysi kimyoviy element bilan shug'ullanayotganimizni aniqlaydi. Masalan, yadroda bitta proton bo'lsa, u vodorod, 26 ta proton bo'lsa, u temirdir. Atom yadrosidagi protonlar soni yadro zaryadini (zaryad raqami Z) va tartib raqam elementlar davriy sistemasidagi element D.I. Mendeleyev (elementning atom raqami).

Nneytron– massasi 1,6749 x10 -27 kg, elektron massasidan 1839 marta katta bo‘lgan elektr neytral zarracha. Erkin holatdagi neyron beqaror zarracha bo'lib, u mustaqil ravishda elektron va antineytrino chiqarish bilan protonga aylanadi. Neytronlarning yarim yemirilish davri (neytronlarning dastlabki sonining yarmi yemirilish vaqti) taxminan 12 minut. Biroq, barqaror atom yadrolari ichidagi bog'langan holatda, u barqarordir. Umumiy soni Yadrodagi nuklonlar (proton va neytronlar) massa soni (atom massasi - A) deb ataladi. Yadro tarkibiga kirgan neytronlar soni massa va zaryad sonlari orasidagi farqga teng: N = A – Z.

Elektron– elementar zarracha, eng kichik massa tashuvchisi – 0,91095x10 -27 g va eng kichik elektr zaryadi – 1,6021x10 -19 S. Bu manfiy zaryadlangan zarracha. Atomdagi elektronlar soni yadrodagi protonlar soniga teng, ya'ni. atom elektr neytraldir.

Pozitron– musbat elektr zaryadli elementar zarra, elektronga nisbatan antizarra. Elektron va pozitronning massasi teng, elektr zaryadlari esa mutlaq qiymatida teng, lekin ishorasi qarama-qarshidir.

Yadrolarning har xil turlari nuklidlar deb ataladi. Nuklid - bu ma'lum miqdordagi proton va neytronlarga ega bo'lgan atom turi. Tabiatda bir xil elementning atom massalari (massa raqamlari) har xil bo'lgan atomlari mavjud: 17 35 Cl, 17 37 Cl va boshqalar. Bu atomlarning yadrolarida protonlar soni bir xil, ammo neytronlar soni har xil. Yadro zaryadlari bir xil, ammo massa raqamlari har xil bo'lgan bir xil element atomlarining navlari deyiladi izotoplar . Bir xil miqdordagi protonlarga ega, lekin neytronlar sonida farq qiluvchi izotoplar elektron qobiqlarning bir xil tuzilishiga ega, ya'ni. kimyoviy xossalari juda o'xshash va kimyoviy elementlarning davriy jadvalida bir xil o'rinni egallaydi.

Izotoplar tegishli belgi bilan belgilanadi kimyoviy element yuqori chap tomonda joylashgan indeks A bilan - massa soni, ba'zan protonlar soni (Z) pastki chapda ham berilgan. Masalan, fosforning radioaktiv izotoplari mos ravishda 32 P, 33 P yoki 15 32 P va 15 33 P bilan belgilanadi. Izotopni element belgisini ko'rsatmasdan belgilashda massa raqami elementning belgilanishidan keyin beriladi, masalan, fosfor - 32, fosfor - 33.

Ko'pgina kimyoviy elementlarning bir nechta izotoplari mavjud. Vodorod izotopi 1H-protiydan tashqari ogʻir vodorod 2H-deyteriy va oʻta ogʻir vodorod 3H-tritiy ham maʼlum. Uranning 11 ta izotopi bor, tabiiy birikmalarda uchta (uran 238, uran 235, uran 233) mavjud. Ularda mos ravishda 92 proton va 146,143 va 141 neytron mavjud.

Hozirgi vaqtda 108 ta kimyoviy elementning 1900 dan ortiq izotoplari ma'lum. Ulardan tabiiy izotoplar barcha turg'un (280 ga yaqin) va radioaktiv oilalarga kiruvchi tabiiy izotoplarni (ulardan 46 tasi) o'z ichiga oladi. Qolganlari sun'iy deb tasniflanadi, ular turli xil ta'sirlar natijasida sun'iy ravishda olinadi yadro reaksiyalari.

"Izotoplar" atamasi faqat quyidagi hollarda qo'llanilishi kerak haqida gapiramiz bir xil element atomlari haqida, masalan, uglerod izotoplari 12 C va 14 C. Agar turli xil kimyoviy elementlarning atomlari nazarda tutilgan bo'lsa, "nuklidlar" atamasini qo'llash tavsiya etiladi, masalan, radionuklidlar 90 Sr, 131 J, 137 Cs. .

>>Bino atom yadrosi. Yadro kuchlari

§ 104 ATOM YADROSINING TUZILISHI. Yadro KUCHLARI

Chadwick tajribalarida neytron topilgandan so'ng darhol, Sovet fizigi D. D. Ivanenko va nemis olimi V. Geyzenberg 1932 yilda yadroning proton-neytron modelini taklif qildilar. Bu yadroviy o'zgarishlarning keyingi tadqiqotlari bilan tasdiqlangan va hozirda umumiy qabul qilingan.

Yadroning proton-neytron modeli. Proton-neytron modeliga ko'ra, yadrolar ikki xil elementar zarrachalardan - proton va neytronlardan iborat.

Umuman olganda, atom elektr neytral va protonning zaryadi elektron elektron zaryadining moduliga teng bo'lganligi sababli, yadrodagi protonlar soni atom qobig'idagi elektronlar soniga teng. . Binobarin, yadrodagi protonlar soni D.I.Mendeleyev elementlar davriy sistemasidagi Z elementning atom raqamiga teng.

Yadrodagi protonlar soni Z va neytronlar soni N yig‘indisi massa soni deb ataladi va A harfi bilan belgilanadi:

A = Z + N. (13.2)

Proton va neytronning massalari bir-biriga yaqin va har biri taxminan atom massa birligiga teng. Atomdagi elektronlarning massasi uning yadrosi massasidan ancha kichikdir. Demak, yadroning massa soni butun songa yaxlitlangan nisbiy massa soniga teng atom massasi element. Massa sonlarini aniq bo'lmagan asboblar yordamida yadrolarning massasini taxminan o'lchash orqali aniqlash mumkin.

Izotoplar - bir xil qiymatga ega, ammo massa raqamlari har xil, ya'ni N neytronlari soni har xil bo'lgan yadrolar.

Yadro kuchlari. Yadrolar juda barqaror bo'lganligi sababli, proton va neytronlarni yadro ichida ba'zi kuchlar va bunda juda kuchli kuchlar ushlab turishi kerak. Bu qanday kuchlar? Biz darhol bunday emasligini aytishimiz mumkin tortishish kuchlari bu juda zaif. Yadroning barqarorligini elektromagnit kuchlar bilan ham tushuntirib bo'lmaydi, chunki elektr itarish o'xshash zaryadlangan protonlar orasida ishlaydi. Neytronlarda esa elektr zaryadi yo'q.

Bu shuni anglatadiki, yadro zarralari - proton va neytronlar (ular nuklonlar deb ataladi) - yadro kuchlari deb ataladigan maxsus kuchlar mavjud.

Yadro kuchlarining asosiy xossalari nimalardan iborat? Yadro kuchlari elektr (kulon) kuchlaridan taxminan 100 baravar katta. Bular eng ko'p kuchli kuchlar tabiatda chirigan barcha mavjud narsalar. Shuning uchun yadro zarralari orasidagi o'zaro ta'sirlar ko'pincha kuchli o'zaro ta'sirlar deb ataladi.

Kuchli o'zaro ta'sirlar nafaqat yadrodagi nuklonlarning o'zaro ta'sirida namoyon bo'ladi. Bu elektromagnit o'zaro ta'sirlar bilan birga ko'pchilik elementar zarrachalarga xos bo'lgan o'zaro ta'sirning maxsus turi.

Yadro kuchlarining yana bir muhim xususiyati ularning qisqa masofasidir. Elektromagnit kuchlar masofa ortishi bilan nisbatan sekin zaiflashadi. Yadro kuchlari faqat yadro kattaligiga teng masofada (10 -12 -10 -13 sm) sezilarli darajada namoyon bo'ladi, bu allaqachon Ruterfordning zarrachalarning atom yadrolari tomonidan tarqalishi bo'yicha tajribalarida ko'rsatilgan. Yadro kuchlari, ta'bir joiz bo'lsa, "qo'llari juda kalta qahramon". Yadro kuchlarining to'liq miqdoriy nazariyasi hali ishlab chiqilmagan. Uning rivojlanishida yaqinda - so'nggi 10-15 yil ichida sezilarli yutuqlarga erishildi.

Atomlarning yadrolari proton va neytronlardan iborat. Bu zarralar yadroda yadro kuchlari tomonidan ushlab turiladi.

Yadro kuchlarining asosiy xususiyatlari nimada!

Dars mazmuni dars yozuvlari qo'llab-quvvatlovchi ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriqlar va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlari, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari ritorik savollar talabalardan Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar, grafikalar, jadvallar, diagrammalar, hazil, latifalar, hazillar, komikslar, masallar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar qiziq beshiklar uchun fokuslar darsliklar asosiy va qo'shimcha atamalar lug'ati boshqa Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani, darsdagi innovatsiya elementlarini yangilash, eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar kalendar rejasi bir yil davomida ko'rsatmalar muhokama dasturlari Integratsiyalashgan darslar

Atom yadrosi
Atom yadrosi

Atom yadrosi - atomning deyarli barcha massasi va barcha musbat elektr zaryadlari jamlangan markaziy va juda ixcham qismi. Kulon kuchlari ta'sirida elektronlarni o'ziga musbat zaryadini qoplaydigan miqdorda ushlab turgan yadro neytral atomni hosil qiladi. Ko'pgina yadrolarning shakli sharsimonga yaqin va diametri ≈ 10 -12 sm, bu atom diametridan (10 -8 sm) to'rt marta kichikroqdir. Moddaning yadrodagi zichligi taxminan 230 million tonna/sm 3 ni tashkil qiladi.
Atom yadrosi 1911-yilda Kembrijda (Angliya) E.Rezerford rahbarligida oʻtkazilgan yupqa oltin va platina folga yordamida alfa zarrachalarini sochish boʻyicha bir qator tajribalar natijasida kashf etilgan. 1932-yilda J.Chedvik u yerda neytronni kashf qilgandan so‘ng, yadro proton va neytronlardan iborat ekanligi ma’lum bo‘ldi.
(V. Heisenberg, D.D. Ivanenko, E. Majorana).
Atom yadrosini belgilash uchun yadroni o'z ichiga olgan atomning kimyoviy elementi belgisi ishlatiladi va bu belgining yuqori chap indeksi ushbu yadrodagi nuklonlar sonini (massa raqami) va pastki chap indeksni ko'rsatadi. undagi protonlar soni. Masalan, 28 tasi proton bo'lgan 58 ta nuklondan iborat bo'lgan nikel yadrosi belgilangan. Xuddi shu yadro 58 Ni yoki nikel-58 deb ham belgilanishi mumkin.

Yadro - bu 10 9 -10 10 sm / sek tezlikda harakatlanadigan va kuchli va qisqa masofali o'zaro tortishish kuchlari tomonidan ushlab turiladigan zich joylashgan proton va neytronlar tizimi (ularning ta'sir doirasi ≈ masofalar bilan cheklangan) 10-13 sm). Protonlar va neytronlar taxminan 10-13 sm kattalikda bo'lib, ikkitasi hisoblanadi turli davlatlar bitta zarracha nuklon deb ataladi. Yadro radiusini R ≈ (1,0-1,1)·10 -13 A 1/3 sm formulasi bo'yicha taxminan hisoblash mumkin, bu erda A - yadrodagi nuklonlar soni (proton va neytronlarning umumiy soni). Shaklda. 1-rasmda 28 proton va 30 neytrondan tashkil topgan nikel yadrosi ichidagi moddaning zichligi r (10 -13 sm birliklarda) markazgacha bo'lgan masofaga qarab qanday o'zgarishi (10 14 g/sm 3) ko'rsatilgan. yadrodan.
Yadroviy oʻzaro taʼsir (yadrodagi nuklonlar orasidagi oʻzaro taʼsir) nuklonlarning mezon almashishi tufayli yuzaga keladi. Bu o'zaro ta'sir nuklonlar va mezonlarni tashkil etuvchi kvarklar o'rtasidagi yanada fundamental kuchli o'zaro ta'sirning ko'rinishidir (xuddi molekulalardagi kimyoviy bog'lanish kuchlari asosiy elektromagnit kuchlarning namoyon bo'lishi kabi).
Yadrolar dunyosi juda xilma-xildir. 3000 ga yaqin yadrolar ma'lum bo'lib, ular bir-biridan protonlar soni yoki neytronlar soni yoki ikkalasi bilan farq qiladi. Ularning aksariyati sun'iy ravishda olinadi.
Faqat 264 yadro barqaror, ya'ni. vaqt o'tishi bilan hech qanday o'z-o'zidan o'zgarishlarni boshdan kechirmang, bu parchalanish deb ataladi. Qolganlari parchalanishning turli shakllarini boshdan kechiradi - alfa parchalanishi (alfa zarrachaning emissiyasi, ya'ni geliy atomining yadrosi); beta-parchalanish (elektron va antineytrino yoki pozitron va neytrinoning bir vaqtning o'zida emissiyasi, shuningdek, neytrinoning emissiyasi bilan atom elektronining yutilishi); gamma-parchalanish (foton emissiyasi) va boshqalar.
Yadrolarning har xil turlari ko'pincha nuklidlar deb ataladi. Protonlar soni bir xil bo'lgan nuklidlar va turli raqamlar neytronlarga izotoplar deyiladi. Nuklonlar soni bir xil, lekin proton va neytronlarning nisbati har xil bo'lgan nuklidlar izobarlar deyiladi. Yengil yadrolar taxminan teng miqdordagi proton va neytronlarni o'z ichiga oladi. Og'ir yadrolarda neytronlar soni protonlar sonidan taxminan 1,5 baravar ko'p. Eng engil yadro vodorod atomining yadrosi bo'lib, bitta protondan iborat. Maʼlum boʻlgan eng ogʻir yadrolar (ular sunʼiy yoʻl bilan olinadi) nuklonlar soni ≈290 ga teng. Ulardan 116-118 tasi protondir.
Proton Z va neytronlar sonining turli birikmalari turli atom yadrolariga mos keladi. Atom yadrolari mavjud (ya'ni, ularning umri t > 10 -23 s) Z va N sonlaridagi o'zgarishlarning ancha tor diapazonida. Bundan tashqari, barcha atom yadrolari ikkita katta guruhga bo'linadi - barqaror va radioaktiv (beqaror). Barqaror yadrolar tenglama bilan aniqlanadigan barqarorlik chizig'i yaqinida guruhlangan

Guruch. 2. Atom yadrolarining NZ diagrammasi.

Shaklda. 2-rasmda atom yadrolarining NZ diagrammasi ko'rsatilgan. Qora nuqtalar barqaror yadrolarni ko'rsatadi. Barqaror yadrolar joylashgan hudud odatda barqarorlik vodiysi deb ataladi. Barqaror yadrolarning chap tomonida protonlar bilan haddan tashqari yuklangan yadrolar (protonga boy yadrolar), o'ngda - neytronlar bilan ortiqcha yuklangan yadrolar (neytronga boy yadrolar) mavjud. Hozirda kashf etilgan atom yadrolari rang bilan ajratilgan. Ularning 3,5 mingga yaqini bor. Hammasi bo'lib 7 - 7,5 ming bo'lishi kerak deb ishoniladi. Protonga boy yadrolar (malina rangi) radioaktiv bo'lib, asosan b + parchalanishi natijasida barqaror yadrolarga aylanadi; yadro tarkibiga kirgan proton neytronga aylanadi. Neytronga boy yadrolar (ko'k rang) ham radioaktiv bo'lib, - - parchalanish natijasida yadro neytronining protonga aylanishi bilan barqaror bo'ladi.
Eng ogʻir barqaror izotoplar qoʻrgʻoshin (Z=82) va vismut (Z=83) izotoplaridir. Og'ir yadrolar b + va b - yemirilish jarayonlari bilan bir qatorda a-emirilishga ham duchor bo'ladi ( sariq) va o'z-o'zidan bo'linish, bu ularning asosiy parchalanish kanallariga aylanadi. Rasmdagi nuqta chiziq. 2-rasmda atom yadrolarining mumkin bo'lgan hududi ko'rsatilgan. B p = 0 chizig'i (B p - proton ajralish energiyasi) chap tomonda atom yadrolarining mavjudligi hududini cheklaydi (proton tomizish chizig'i). B chizig'i n = 0 (B n - neytronlarni ajratish energiyasi) - o'ng tomonda (neytron tomchilari chizig'i). Bu chegaralardan tashqarida atom yadrolari mavjud emas, chunki ular o'ziga xos tarzda parchalanadi. yadro vaqti(~10 -23 – 10 -22 s) nuklonlarning chiqishi bilan.
Ikki engil yadro birlashganda (sintez) va og'ir yadroni ikkita engilroq bo'lakka bo'lganda, katta miqdorda energiya ajralib chiqadi. Energiya olishning bu ikki usuli ma'lum bo'lganlarning eng samaralisidir. Demak, 1 gramm yadro yoqilg‘isi 10 tonnaga teng kimyoviy yoqilg'i. Yadro sintezi (termoyadro reaksiyalari) yulduzlar uchun energiya manbai hisoblanadi. Nazoratsiz (portlovchi) termoyadroviy (yoki "vodorod" deb ataladigan) bomba portlaganda sodir bo'ladi. Boshqariladigan (sekin) sintez ishlab chiqilayotgan istiqbolli energiya manbai - termoyadroviy reaktor asosida yotadi.
Atom bombasi portlaganda nazoratsiz (portlovchi) bo'linish sodir bo'ladi. Boshqariladigan bo'linish atom elektr stantsiyalarida energiya manbalari bo'lgan yadro reaktorlarida amalga oshiriladi.
Atom yadrolarini nazariy tavsiflash uchun kvant mexanikasi va turli modellardan foydalaniladi.
Yadro gaz (kvant gazi) va suyuqlik (kvant suyuqligi) sifatida ham harakat qilishi mumkin. Sovuq yadro suyuqligi o'ta suyuqlik xususiyatiga ega. Juda qizigan yadroda nuklonlar parchalanib, ularni tashkil etuvchi kvarklarga aylanadi. Bu kvarklar glyuonlar almashish orqali o'zaro ta'sir qiladi. Bu yemirilish natijasida yadro ichidagi nuklonlar to'plami materiyaning yangi holatiga - kvark-glyuon plazmasiga aylanadi.

Atom yadrosi atomning markaziy qismi bo'lib, uning massasining asosiy qismi (99,9% dan ortiq) to'plangan. Yadro musbat zaryadlangan, yadroning zaryadi atom tegishli bo'lgan kimyoviy element bilan belgilanadi. Turli atomlarning yadrolarining o'lchamlari bir necha femtometrdir, bu atomning o'zidan 10 ming marta kichikdir.

Ma'lum miqdordagi proton va neytronlarga ega bo'lgan zarralar sinfi sifatida qaraladigan atom yadrosi odatda nuklid deb ataladi. Yadrodagi protonlar soni uning zaryad raqami deb ataladi - bu raqam jadvaldagi atom tegishli bo'lgan elementning atom raqamiga teng ( Davriy jadval Mendeleyevning elementlari). Yadrodagi protonlar soni strukturani belgilaydi elektron qobiq neytral atom va shuning uchun tegishli elementning kimyoviy xossalari. Yadrodagi neytronlar soni uning izotopik soni deb ataladi. Protonlar soni bir xil va neytronlari turlicha bo'lgan yadrolar izotoplar deyiladi.

1911 yilda Ruterford Manchester falsafiy jamiyatida o'zining "a- va b-nurlarining tarqalishi va atomning tuzilishi" ma'ruzasida shunday dedi:

Zaryadlangan zarrachalarning tarqalishini bir nuqtada to'plangan va teng kattalikdagi qarama-qarshi elektrning bir xil sferik taqsimoti bilan o'ralgan markaziy elektr zaryadidan tashkil topgan atomni faraz qilish bilan izohlash mumkin. Atomning bunday joylashishi bilan a- va b-zarralar atom markazidan yaqin masofada o'tganda, bunday og'ish ehtimoli kichik bo'lsa-da, katta og'ishlarni boshdan kechiradi.

Shunday qilib, Rezerford atom yadrosini kashf etdi va shu paytdan boshlab yadro fizikasi atom yadrolarining tuzilishi va xususiyatlarini o'rgana boshladi.

Elementlarning barqaror izotoplari kashf etilgandan so'ng, eng engil atomning yadrosiga barcha yadrolarning strukturaviy zarrasi roli berildi. 1920 yildan beri vodorod atomining yadrosi rasmiy proton nomiga ega. Ko'pgina aniq kamchiliklarga ega bo'lgan yadro tuzilishining oraliq proton-elektron nazariyasidan so'ng, u birinchi navbatda spinlarni o'lchashning eksperimental natijalariga zid edi. magnit momentlar 1932 yilda Jeyms Chadvik neytron deb nomlangan yangi elektr neytral zarrachani kashf etdi. Xuddi shu yili Ivanenko va mustaqil ravishda Geyzenberg yadroning proton-neytron tuzilishi haqida faraz qildilar. Keyinchalik, yadro fizikasi va uning qo'llanilishining rivojlanishi bilan bu faraz to'liq tasdiqlandi.

Radioaktivlik

Radioaktiv parchalanish (lotincha "nur" radiusi va actīvus "faol" dan) - tarkibning o'z-o'zidan o'zgarishi (zaryad Z, massa raqami A) yoki ichki tuzilishi elementar zarrachalar, gamma nurlari va/yoki yadro parchalarini chiqarish orqali beqaror atom yadrolari. Radioaktiv parchalanish jarayoni radioaktivlik deb ham ataladi va tegishli yadrolar (nuklidlar, izotoplar va kimyoviy elementlar) radioaktivdir. Tarkibida radioaktiv yadrolari bor moddalar ham radioaktiv deyiladi.

Radioaktiv parchalanish qonuni - bu Frederik Soddi va Ernest Rezerford tomonidan eksperimental ravishda kashf etilgan va 1903 yilda tuzilgan qonun. Qonunning zamonaviy tahriri:

ya'ni ixtiyoriy moddada t vaqt oralig'idagi parchalanishlar soni namunada mavjud bo'lgan ma'lum turdagi radioaktiv atomlarning N soniga proportsionaldir.

Unda matematik ifoda l - parchalanish konstantasi, u vaqt birligida radioaktiv parchalanish ehtimolini tavsiflaydi va c -1 o'lchamga ega. Minus belgisi vaqt o'tishi bilan radioaktiv yadrolar sonining kamayishini ko'rsatadi. Qonun radioaktiv yadrolarning bir-biridan va vaqtdan parchalanishining mustaqilligini ifodalaydi: berilgan yadroning har bir keyingi vaqt birligida parchalanish ehtimoli tajriba boshlanganidan beri o'tgan vaqtga bog'liq emas. namunada qolgan yadrolar soni.

Buning yechimi differensial tenglama shaklga ega:

Yoki, bu erda T - radioaktiv atomlar soni yoki namunaning faolligi 2 marta kamaygan vaqtga teng yarimparchalanish davri.

12. Yadro reaksiyalari.

Yadro reaktsiyasi - atom yadrosining boshqa yadro yoki elementar zarracha bilan o'zaro ta'siri, yadro tarkibi va tuzilishining o'zgarishi bilan kechadigan jarayon. O'zaro ta'sirning natijasi yadro bo'linishi, elementar zarrachalar yoki fotonlarning emissiyasi bo'lishi mumkin. Yangi hosil bo'lgan zarralarning kinetik energiyasi asl energiyadan ancha yuqori bo'lishi mumkin va ular yadro reaktsiyasi orqali energiya chiqishi haqida gapirishadi.

Yadro reaksiyalarining turlari

Yadro bo'linish reaktsiyasi - atom yadrosini bo'linish bo'laklari deb ataladigan massalari o'xshash ikkita (kamroq uch) yadroga bo'lish jarayoni. Bo'linish natijasida boshqa reaktsiya mahsulotlari ham paydo bo'lishi mumkin: engil yadrolar (asosan alfa zarralari), neytronlar va gamma nurlari. Bo'linish o'z-o'zidan (o'z-o'zidan) va majburiy (boshqa zarralar, birinchi navbatda neytronlar bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida) bo'lishi mumkin. Og'ir yadrolarning bo'linishi ekzoenergetik jarayon bo'lib, buning natijasida katta miqdorda reaktsiya mahsulotlarining kinetik energiyasi ko'rinishidagi energiya, shuningdek, nurlanish.

Yadro bo'linishi yadro reaktorlari va yadro qurollarida energiya manbai bo'lib xizmat qiladi.

Yadro termoyadroviy reaktsiyasi - bu ikkita atom yadrosining yangi, og'irroq yadro hosil qilish uchun birlashishi jarayoni.

Yangi yadroga qo'shimcha ravishda, termoyadroviy reaktsiya paytida, qoida tariqasida, har xil elementar zarralar va (yoki) elektromagnit nurlanish kvantlari.

Tashqi energiya bilan ta'minlanmasdan, yadrolarning sintezi mumkin emas, chunki musbat zaryadlangan yadrolar elektrostatik itarilish kuchlarini boshdan kechiradilar - bu "Coulomb to'sig'i" deb ataladi. Yadrolarni sintez qilish uchun ularni taxminan 10-15 m masofaga yaqinlashtirish kerak, bunda kuchli o'zaro ta'sir kuchi elektrostatik itarilish kuchlaridan oshib ketadi. Agar yadrolarning kinetik energiyasi Kulon to'sig'idan oshsa, bu mumkin.

Fotoyadroviy reaksiya

Gamma kvant yutilganda yadro nuklon tarkibini o'zgartirmagan holda ortiqcha energiya oladi, ortiqcha energiyaga ega bo'lgan yadro esa birikma yadro hisoblanadi. Boshqa yadro reaktsiyalari singari, gamma kvantning yadro tomonidan yutilishi faqat zarur energiya va spin munosabatlari bajarilgan taqdirdagina mumkin. Agar yadroga o'tgan energiya yadrodagi nuklonning bog'lanish energiyasidan oshsa, hosil bo'lgan birikma yadrosining parchalanishi ko'pincha nuklonlarning, asosan, neytronlarning chiqishi bilan sodir bo'ladi.

Yadro reaktsiyalarini qayd etish

Yadro reaksiyalari formulalarini yozish usuli kimyoviy reaksiyalar formulalarini yozishga oʻxshaydi, yaʼni chap tomonda asl zarrachalar yigʻindisi, oʻng tomonda hosil boʻlgan zarrachalar yigʻindisi (reaktsiya mahsuloti) yoziladi. strelka ularning orasiga qo'yilgan.

Shunday qilib, neytronning kadmiy-113 yadrosi tomonidan radiatsiyaviy tutilishi reaktsiyasi quyidagicha yoziladi:

O'ng va chapdagi proton va neytronlar soni o'zgarmasligini ko'ramiz (barion soni saqlanib qoladi). Xuddi shu narsa elektr zaryadlari, lepton raqamlari va boshqa miqdorlar (energiya, impuls, burchak momentum, ...) uchun ham amal qiladi. Zaif o'zaro ta'sir ishtirok etadigan ba'zi reaktsiyalarda protonlar neytronlarga aylanishi mumkin va aksincha, ularning umumiy soni o'zgarmaydi.

ATOM YADAGI TUZILISHI

1932 yilda olimlar D.D. tomonidan proton va neytron kashf etilgandan keyin. Ivanenko (SSSR) va V. Geyzenberg (Germaniya) nomzodi ko‘rsatilgan atom yadrosining proton-neytron modeli.

Ushbu modelga ko'ra:
- barcha kimyoviy elementlarning yadrolari nuklonlardan iborat: proton va neytron
- yadro zaryadi faqat protonlarga bog'liq
- yadrodagi protonlar soni elementning atom raqamiga teng
- neytronlar soni massa soni va protonlar soni o'rtasidagi farqga teng (N=A-Z)

Asosiy belgi kimyoviy element atomi:

X - kimyoviy element belgisi

A - massa soni bo'lib, u quyidagilarni ko'rsatadi:
- butun atom massa birliklarida yadro massasi (amu)
(1 amu = uglerod atomining 1/12 massasi)
- yadrodagi nuklonlar soni
- (A = N + Z), bu erda N - atom yadrosidagi neytronlar soni

Z - zaryad raqami, bu ko'rsatadi:
- elementarda yadro zaryadi elektr zaryadlari(masalan, z.)
(1 e.e.z. = elektron zaryadi = 1,6 x 10 -19 C)
- protonlar soni
- atomdagi elektronlar soni
- davriy jadvaldagi seriya raqami

Yadroning massasi har doim uni tashkil etuvchi erkin proton va neytronlarning qolgan massalari yig'indisidan kichikdir.
Bu yadrodagi proton va neytronlarning bir-biriga juda kuchli tortilishi bilan izohlanadi. Ularni ajratish juda ko'p mehnat talab qiladi. Shuning uchun yadroning umumiy tinch energiyasi uni tashkil etuvchi zarrachalarning dam olish energiyasiga teng emas. Yadro tortishish kuchlarini engish uchun zarur bo'lgan ish miqdori kamroq.
Yadro massasi bilan proton va neytron massalari yig‘indisi o‘rtasidagi farq massa nuqsoni deyiladi.

9-sinf uchun "Atom fizikasi" mavzusini eslang:

Radioaktivlik.
Radioaktiv transformatsiyalar.
Atom yadrosining tarkibi. Yadro kuchlari.
Aloqa energiyasi. Ommaviy nuqson
Uran yadrolarining bo'linishi.
Yadro zanjiri reaktsiyasi.
Yadro reaktori.
Termoyadroviy reaksiya.

10-11-sinflar uchun "Atom fizikasi" mavzusidagi boshqa sahifalar:

BIZ ATOMNI QANDAY O'RGANIB ETDIM

Atom proton va neytron yadrosi bo'lib, uning atrofida elektronlar aylanadi. Atomlarning o'lchamlari mikronning mingdan bir qismi. Lekin yana ham bor ulkan "atomlar" diametri taxminan 10 kilometrga teng. Bunday "atom" birinchi marta 1967 yilda kashf etilgan va hozirda ularning mingdan ortig'i ma'lum. Bu neytron yulduzlari - 90% neytron va 10% protondan iborat bo'lgan va elektronlar "atmosferasi" bilan o'ralgan, aslida ulkan atom yadrolari bo'lgan o'ta yangi yulduz qoldiqlari.
___

1920-yillarda yosh fizik E.Rezerford bilan stajirovka oʻtkazdi. Ikki oy o'tgach, Ruterford uni o'z joyiga taklif qildi va hech narsa ish bermasligini aytdi. "Nega? Axir men kuniga 20 soat ishlayman!?" - e'tiroz bildirdi yigit. “Bu yomon! Sen vaqt qolmadi o'ylash! - javob berdi Ruterford.

1908 yilda mashhur fizik Ernest Ruterford U tabiatdagi ko'plab o'zgarishlarni boshdan kechirganini, ammo bunday lahzalik o'zgarishlarni oldindan ko'ra olmasligini aytdi. - Fiziklardan kimyogarlargacha! 1908 yilda E. Ruterford qabul qildi Nobel mukofoti kimyoda atom tadqiqotlari sohasidagi faoliyati uchun. O'sha yillarda atom tuzilishi va radioaktivlik bo'yicha tadqiqotlar kimyo deb tasniflangan.