Каков состав ядра 16 8 o вариант 5

Атомное ядро состоит из нейтронов и
протонов. Элементарные частицы, образующие
ядра (нейтроны и протоны), называются
нуклонами. Протон (ядро атома
водорода) обладает положительным
зарядом, равным заряду электрона. Его
масса в 1836 раз больше массы электрона.
Нейтрон—электрически нейтральная частица с
массой примерно равной 1839 масс электрона.

Количество протонов
Z
в ядре нейтрального атома равно числу
электронов в его электронной оболочке
и определяет его заряд, равный +Ze
. Число Z
называется зарядовым
числом. Оно
определяет порядковый номер химического
элемента периодической системы
Менделеева. N
—
число нейтронов в ядре. A
—
массовое число, равное суммарному
количеству протонов Z
и нейтронов N
в ядре. Ядро атома обозначается тем же
символом, что и химический элемент,
снабжаясь двумя индексами, из которых
верхний обозначает массовое, а нижний
— зарядовое число, т.е.

гдеХ
— символ химического элемента. Например,

Изотопами называются ядра с
одним и тем же зарядовым числом и
различными массовыми числами. Например,
водород имеет три изотопа: протий (

)
и тритий (

Строение атома алюминия

Всего получено оценок: 484.

Алюминий (Al) – лёгкий металл, занимающий третье место по распространённости в земной коре среди химических элементов. Строение атома алюминия позволяет легко обрабатывать металл: он поддаётся литью, формовке, механическому воздействию.

Электронное строение атома элемента алюминия связано с его положением в периодической таблице Менделеева. Алюминий имеет 13 порядковый номер и находится в третьем периоде, в IIIa группе. Относительная атомная масса алюминия – 27. Электронная конфигурация атома алюминия – 1s22s22p63s23p1, модель распределения электронов – +13Al)2)8)3.

Рис. 1. Алюминий в периодической таблице.

Атом элемента состоит из положительно заряженного ядра +13 (13 протонов и 14 нейронов) и трёх электронных оболочек с 13 электронами. На внешнем энергетическом уровне находится всего три электрона. В возбуждённом состоянии атом способен отдавать все три электрона, проявляя степень окисления +3, или образовывать три ковалентные связи. Поэтому алюминий имеет третью валентность.

Рис. 2. Строение атома алюминия.

В природе алюминий встречается только в составе соединений – глины, слюды, корунда. Металл ценился дороже золота до открытия промышленного способа его получения.

Свойства

Алюминий – серебристый металл, обладающий высокой электропроводностью и пластичностью. Элемент при комнатной температуре легко соединяется с кислородом, образуя на поверхности оксидную плёнку, защищающую металл от коррозии. Образование плёнки препятствует реакции с водой, концентрированными азотной и серной кислотами, поэтому алюминиевая тара подходит для перевозки этих кислот.

Рис. 3. Оксид алюминия.

Для снятия оксидной плёнки используют соли аммония, горячие щёлочи, сплавы ртути. После разрушения оксидной плёнки алюминий вступает в реакцию со многими неметаллами и соединениями. Основные химические свойства элемента описаны в таблице.

Алюминий не взаимодействует с водородом.

Что мы узнали?

Атом алюминия включает 13 электронов. Схема строения алюминия – 1s22s22p63s23p1. На внешнем уровне находится три электрона, определяющие третью валентность элемента. Алюминий – лёгкий, плавкий металл, легко вступающий в реакцию с кислородом и образующий на поверхности оксидную плёнку. Благодаря плёнке металл не подвержен коррозии и не вступает в реакцию с концентрированными кислотами. При комнатной температуре алюминий реагирует с галогенами, при нагревании – с серой, фосфором, азотом, углеродом.

Тест по теме

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Оценка доклада

А какая ваша оценка?

Размещено 3 года назад по предмету
Физика
от LittlePandik

Не тот ответ на вопрос, который вам нужен?

Найди верный ответ

Самые новые вопросы

Математика – 3 года назад

Сколько здесь прямоугольников

История – 3 года назад

Какое управление было в древнейшем риме? как звали первого и последнего из царей рима?

Литература – 3 года назад

Уроки французского ответе на вопрос : расскажите о герое по следующему примерному плану: 1.почему мальчик оказался в райцентре ? 2.как он чувствовал себя на новом месте? 3.почему он не убежал в деревню? 4.какие отношения сложились у него с товарищами? 5.почему он ввязался в игру за деньги? 6.как характеризуют его отношения с учительницей ? ответе на эти вопросы пожалуйста ! сочините сочинение пожалуйста

Русский язык – 3 года назад

Помогите решить тест по русскому языку тест по русскому языку «местоимение. разряды местоимений» для 6 класса
1. укажите личное местоимение:
1) некто
2) вас
3) ни с кем
4) собой
2. укажите относительное местоимение:
1) кто-либо
2) некоторый
3) кто
4) нам
3. укажите вопросительное местоимение:
1) кем-нибудь
2) кем
3) себе
4) никакой
4. укажите определительное местоимение:
1) наш
2) который
3) некий
4) каждый
5. укажите возвратное местоимение:
1) свой
2) чей
3) сам
4) себя
6. найдите указательное местоимение:
1) твой
2) какой
3) тот
4) их
7. найдите притяжательное местоимение:
1) самый
2) моего
3) иной
4) ничей
8. укажите неопределённое местоимение:
1) весь
2) какой-нибудь
3) любой
4) этот
9. укажите вопросительное местоимение:
1) сколько
2) кое-что
3) она
4) нами
10. в каком варианте ответа выделенное слово является притяжательным местоимением?
1) увидел их
2) её нет дома
3) её тетрадь
4) их не спросили

Переделай союзное предложение в предложение с бессоюзной связью.
1. океан с гулом ходил за стеной чёрными горами, и вьюга крепко свистала в отяжелевших снастях, а пароход весь дрожал.
2. множество темноватых тучек, с неясно обрисованными краями, расползались по бледно-голубому небу, а довольно крепкий ветер мчался сухой непрерывной струёй, не разгоняя зноя
3. поезд ушёл быстро, и его огни скоро исчезли, а через минуту уже не было слышно шума

помогите прошу!перепиши предложения, расставляя недостающие знаки препинания. объясни, что соединяет союз и. если в предложении один союз и, то во втором выпадающем списке отметь «прочерк».пример:«я шёл пешком и,/поражённый прелестью природы/, часто останавливался».союз и соединяет однородные члены.ночь уже ложилась на горы (1) и туман сырой (2) и холодный начал бродить по ущельям.союз и соединяет:1) части сложного предложенияоднородные члены,2) однородные членычасти сложного предложения—.поэт — трубач зовущий войско в битву (1) и прежде всех идущий в битву сам (ю. янонис).союз и соединяет:1) части сложного предложенияоднородные члены,2)

Физика – 3 года назад

Вокруг прямого проводника с током (смотри рисунок) существует магнитное поле. определи направление линий этого магнитного поля в точках a и b.обрати внимание, что точки a и b находятся с разных сторон от проводника (точка a — снизу, а точка b — сверху). рисунок ниже выбери и отметь правильный ответ среди предложенных.1. в точке a — «от нас», в точке b — «к нам» 2. в точке a — «к нам», в точке b — «от нас» 3. в обеих точках «от нас»4. в обеих точках «к нам»контрольная работа по физике.прошу,не наугад важно

Важнейшими характеристиками ядра являются его энергетическое состояние, а также спин, чётность, изотопический спин. Кроме того, атомные ядра могут иметь различные электрические и магнитные моменты (например, квадрупольный момент ядра) и разную форму – как сферическую, так и отличную от неё.

Соотношение нуклонов в ядре и карта атомных ядер

Рис. 1. Диаграмма атомных ядер, найденных в природных образцах. Синими точками отмечены стабильные ядра (их 262), красными – нестабильные (радиоактивные) долгоживущие атомные ядра (их 25).Лёгкие стабильные ядра (A≤20A ≤ 20) располагаются вдоль линии N≈Z. N approx Z. С ростом в ядрах, лежащих на линии стабильности, относительное число нейтронов увеличивается. У самых тяжёлых устойчивых нуклидов число нейтронов в ядре примерно в 1,5 раза превышает число протонов. Это объясняется возрастанием сил кулоновского отталкивания протонов с ростом Эти силы стремятся разрушить атомное ядро. Поэтому восстановление устойчивости тяжёлых ядер достигается увеличением в них доли электрически нейтральных нейтронов.

Структура ядра

Рис. 4. Схематическое изображение ядра углерода-12, состоящего из 6 протонов и 6 нейтронов, взаимодействующих посредством обмена мезонами. Иллюстрация: БРЭ.Расстояния в ядерной физике принято измерять в ферми (Фм; 1 Фм = 10–15 м, т. е. совпадает по величине с фемтометром). Атомное ядро представляет собой систему плотно упакованных нуклонов, среднее расстояние между которыми (1,5–2,0 Фм) сравнимо с размером нуклона. Нуклоны в ядре удерживаются мощными и короткодействующими ядерными силами притяжения, возникающими вследствие сильного взаимодействия между кварками и глюонами, из которых состоят нуклоны. Нуклон-нуклонное взаимодействие внутри атомного ядра реализуется путём обмена мезонами, прежде всего π-мезонами (рис. 4), которые, как и нуклоны, являются адронами, т. е. состоят из кварков и глюонов. Последовательное описание такого взаимодействия возможно лишь в рамках квантовой хромодинамики. Решение этой важнейшей проблемы ядерной физики до сих пор актуально.

Рис. 5. Возможные формы ядер. Архив БРЭ.Форма атомных ядер может быть различной. Но в любом случае это системы с центром симметрии. Есть ядра, имеющие сферическую форму. Большинство же ядер имеют форму, слегка отличающуюся от сферической. Несферические ядра (их также называют деформированными ядрами) имеют форму, близкую к аксиально симметричному эллипсоиду, сплюснутому или вытянутому (рис. 5).

Энергия связи ядра

Энергетической характеристикой атомного ядра является его энергия связи – минимальная энергия, которая необходима для расщепления ядра на свободные нуклоны:

Постоянство плотности и удельной энергии связи позволяет рассматривать атомное ядро как каплю заряженной жидкости, что привело к разработке капельной модели ядра. На основе этой модели немецкий физик К. Ф. фон Вайцзеккер в 1935 г. предложил полуэмпирическую формулу для энергии связи ядра, названную формулой Вайцзеккера:

В дальнейшем были обнаружены ядра, у которых наблюдались значительные отклонения от формулы Вайцзеккера. Это магические ядра, проявляющие наибольшую устойчивость, т. е. имеющие аномально большую энергию связи по сравнению с близкими по составу нуклидами и повышенную распространённость в природе. Их форма близка к сферической, а число нейтронов и/или протонов в них равно 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Обнаружение и исследование магических ядер привело к созданию оболочечной модели ядра.

Рис. 7. Зависимость удельной энергии связи атомного ядра от массового числа. Архив БРЭ.Атомное ядро – потенциальный источник огромной энергии. Зависимость удельной энергии связи от числа нуклонов (рис. 7) имеет максимум при 50–60, где располагаются наиболее устойчивые ядра. Поэтому существуют два возможных процесса, позволяющих извлечь ядерную энергию: деление тяжёлых ядер и синтез (слияние) лёгких ядер. В обоих процессах удельная энергия связи конечных ядер возрастает и возникающий при этом избыток энергии освобождается. Первый процесс, проходящий при возникновении неуправляемой цепной ядерной реакции деления, может привести к ядерному взрыву, а идущий в контролируемом режиме используется в ядерных реакторах. Второй процесс (термоядерные реакции) имеет место в звёздах и был реализован человечеством в термоядерном оружии (водородной бомбе). Предпринимаются попытки создания термоядерного реактора для использования этой самой большой (при расчёте на единицу массы топлива) энергии в мирных целях.

Энергетические состояния ядра

Атомные ядра могут находиться в различных энергетических состояниях: невозбуждённом (с наименьшей энергией) и возбуждённых состояниях. Возбуждённые состояния образуют спектр ядерных уровней, который дискретен до энергии возбуждения около 10 МэВ. При бóльших энергиях этот спектр становится непрерывным за счёт возрастающей плотности уровней и их ширины. Область ядерных возбуждений лежит в интервале 0–100 МэВ. Выше этой энергии в ядре начинают проявляться возбуждённые состояния отдельных нуклонов. Сведения о различных ядерных состояниях собраны в базах данных международных ядерных центров.

Методы описания атомного ядра

Несмотря на то что атомное ядро открыто более 100 лет назад, его изучение ещё далеко от завершения. Это связано с необычайной сложностью ядра, включающего до 300 нуклонов, которые также имеют сложную внутреннюю структуру. Причём нуклоны размером около 10–15 м плотно сжаты в пространстве размером не более 10–14 м, где они движутся со скоростями, достигающими 20 % скорости света, и испытывают самые сильные из известных взаимодействий. При теоретическом описании атомного ядра используют приближённые методы решения задачи многих тел; широко распространён феноменологический подход, в основе которого лежат ядерные модели, отражающие различные свойства атомного ядра. Обусловлено это тем, что в разных процессах атомное ядро проявляет различные и, на первый взгляд, несовместимые друг с другом свойства. Оно похоже на газ (вырожденный ферми-газ), и в то же время большая плотность роднит его с ферми-жидкостью. В ряде случаев атомное ядро проявляет свойства, сближающие его и с плазмой, и с твёрдым телом. В нём присутствуют как одночастичные возбуждения, характерные для атомов, так и коллективные, присущие молекулам и макроскопическим объектам. Поэтому в физике атомного ядра часто используют идеи из других областей физики (атомной и молекулярной физики, гидродинамики, физики твёрдого тела и элементарных частиц). Теоретический аппарат ядерной физики также весьма разнообразен – от классической электродинамики и статистической физики до квантовой механики и квантовой теории поля.

Дата публикации: 21 ноября 2022 г. в 12:47 (GMT+3)

По положению в периодической таблице Менделеева можно определить строение атома элемента кислорода. Это восьмой элемент, расположенный в VI группе, втором периоде. Относительная атомная масса – 16. Существует три изотопа элемента:

Наиболее распространён 16O.

Рис. 1. Положение кислорода в периодической таблице.

Электронная конфигурация атома кислорода – 1s22s22p4. Ядро атома кислорода имеет заряд +8. Кислород относится к элементам р-семейства. На внешнем энергетическом уровне находится шесть валентных электронов. Два спаренных электрона находится на 2s-орбитали. На 2р-уровне находится два спаренных и два неспаренных электрона, поэтому во всех соединениях кислород проявляет вторую валентность.

Рис. 2. Строение атома.

Молекула кислорода имеет два атома – О2. При присоединении ещё одного атома образуется озон – О3.

Видео

Кислород – бесцветный и безвкусный газ, плохо растворимый в воде и спирте. Хорошо растворим в жидком серебре. В сжиженном виде приобретает светло-голубой цвет, в твёрдом – синий. Занимает 21 % атмосферного воздуха.

Рис. 3. Твёрдый кислород.

Кислород поддерживает горение, поэтому его легко обнаружить с помощью тлеющей лучины (вспыхивает).

Электронное строение атома кислорода

Атом кислорода имеет две оболочки, как и все элементы, расположенные во втором периоде. Номер группы –VI (халькогены) – свидетельствует о том, что на внешнем электронном уровне атома азота находится 6 валентных электронов. Обладает высокой окислительной способностью (выше только у фтора).

Рис. 1. Схематичное изображение строения атома кислорода.

Электронная конфигурация основного состояния записывается следующим образом:

Кислород – элемент p-семейства. Энергетическая диаграмма для валентных электронов в невозбужденном состоянии выглядит следующим образом:

У кислорода есть 2 пары спаренных электронов и два неспаренных электрона. Во всех своих соединениях кислород проявляет валентность II.

Рис. 2. Пространственное изображение строения атома кислорода.

Получение и применение

Благодаря наличию свободного кислорода в атмосфере наиболее эффективным методом его извлечения является сжижение воздуха, из которого удаляют примеси, CO2, пыль и т.д. химическими и физическими методами. Циклический процесс включает сжатие, охлаждение и расширение, что и приводит к сжижению воздуха. При медленном подъеме температуры (метод фракционной дистилляции) из жидкого воздуха испаряются сначала благородные газы (наиболее трудно сжижаемые), затем азот и остается жидкий кислород. В результате жидкий кислород содержит следы благородных газов и относительно большой процент азота. Для многих областей применения эти примеси не мешают. Однако для получения кислорода особой чистоты процесс дистилляции необходимо повторять. Кислород хранят в танках и баллонах. Он используется в больших количествах как окислитель керосина и других горючих в ракетах и космических аппаратах. Сталелитейная промышленность потребляет газообразный кислород для продувки через расплав чугуна по методу Бессемера для быстрого и эффективного удаления примесей C, S и P. Сталь при кислородном дутье получается быстрее и качественнее, чем при воздушном. Кислород используется также для сварки и резки металлов (кислородно-ацетиленовое пламя). Применяют кислород и в медицине, например, для обогащения дыхательной среды пациентов с затрудненном дыханием. Кислород можно получать различными химическими методами, и некоторые из них применяют для получения малых количеств чистого кислорода в лабораторной практике.

Также по теме:

Любой природный атом кислорода содержит 8 протонов в ядре, но число нейтронов может быть равно 8, 9 или 10. Наиболее распространенный из трех изотопов кислорода (99,76%) – это 168O (8 протонов и 8 нейтронов). Содержание другого изотопа, 188O (8 протонов и 10 нейтронов), составляет всего 0,2%. Этот изотоп используется как метка или для идентификации некоторых молекул, а также для проведения биохимических и медико-химических исследований (метод изучения нерадиоактивных следов). Третий нерадиоактивный изотоп кислорода 178O (0,04%) содержит 9 нейтронов и имеет массовое число 17. После того как в 1961 масса изотопа углерода 126C была принята Международной комиссией за стандартную атомную массу, средневзвешенная атомная масса кислорода стала равна 15,9994. До 1961 стандартной единицей атомной массы химики считали атомную массу кислорода, принятую для смеси трех природных изотопов кислорода равной 16,000. Физики за стандартную единицу атомной массы принимали массовое число изотопа кислорода 168O, поэтому по физической шкале средняя атомная масса кислорода составляла 16,0044 (см. также АТОМНАЯ МАССА).

В атоме кислорода 8 электронов, при этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 6 электронов – на внешнем. Поэтому в химических реакциях кислород может принимать от доноров до двух электронов, достраивая свою внешнюю оболочку до 8 электронов и образуя избыточный отрицательный заряд (см. также АТОМА СТРОЕНИЕ).

Атомы кислорода в соединениях проявляют валентность II, I.

Валентность кислорода характеризует способность атома O к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Число химических связей, которыми данный атом соединён с другими атомами

Валентность не имеет знака.

Получение кислорода

1. Промышленный способ — перегонка жидкого воздуха и электролиз воды:

2. В лаборатории кислород получают: 1.Электролизом щелочных водных растворов или водных растворов кислородосодержащих солей (Na2SO4 и др.)

2. Термическим разложением перманганата калия KMnO4: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑,

Бертолетовой соли KClO3: 2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ (катализатор MnO2)

Оксида марганца (+4) MnO2: 4MnO2 = 2Mn2O3 + O2↑ (700 oC),

3MnO2 = 2Mn3O4 + O2↑ (1000 oC),

Пероксид бария BaO2 : 2BaO2 = 2BaO + O2↑

3. Разложением пероксида водорода: 2H2O2 = H2O + O2↑ (катализатор MnO2)

На космических кораблях и подводных лодках кислород получают из смеси K2O2 и K2O4: 2K2O4 + 2H2O = 4KOH +3O2↑ 4KOH + 2CO2 = 2K2CO3 + 2H2O

Суммарно: 2K2O4 + 2CO2 = 2K2CO3 + 3О2 ↑

Когда используют K2O2, то суммарная реакция выглядит так: 2K2O2 + 2CO2 = 2K2CO3 + O2 ↑

Если смешать K2O2 и K2O4 в равномолярных (т.е. эквимолярных) количествах, то на 1 моль поглощенного СО2 выделится один моль О2.

Кислород – распространённый в природе бесцветный газ. Схема строения атома – +8 О)2)6. Кислород всегда проявляет валентность II за счёт двух неспаренных электронов. Кислород – сильный окислитель, проявляющий в некоторых реакциях свойства восстановителя. Взаимодействует с металлами и неметаллами, сложными неорганическими и органическими веществами. Наибольшую активность проявляет при нагревании. Не реагирует с благородными газами и золотом.

Зарядовое число ($Z$) –количество протонов в ядре. Зарядовое число равно сумме зарядов протонов, входящих в состав ядра, выраженной в элементарных электрических зарядах. Элементарный электрический заряд равен заряду электрона. Зарядовое число равно порядковому номеру химического элемента в периодической таблице Менделеева.

Измерения массы атомов показали, что практически все химические элементы имеют изотопы. Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое количество протонов, но отличающиеся количеством нейтронов в ядре.

Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ

1. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Используя таблицу, из предложенного перечня выберите два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Ядро кислорода с массовым числом 17 содержит 8 нейтронов.
2) Ядро кислорода с массовым числом 17 содержит 9 протонов.
3) При ионизации атома заряд ядра не меняется.
4) Нейтральный атом фтора содержит 9 электронов.
5) Ядро лития с массовым числом 7 содержит 7 нейтронов.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Утверждение 1 — неверно. Порядковый номер кислорода в ПСХЭ Д.И Менделеева — 8, значит ядро кислорода содержит 8 протонов ($Z=8$). Массовое число изотопа — 17 ($A=17$). Количество нейтронов $N=17-8=9$.

Утверждение 2 — неверно. См. предыдущий пункт.

Утверждение 3 — верно. При ионизации состав атомного ядра не меняется, а изменяется количество электронов.

Утверждение 4 — верно. Порядковый номер фтора в ПСХЭ Д.И. Менделеева 9, значит ядро атома фтора содержит 9 протонов. Это означает, что нейтральный атом фтора содержит 9 электронов.

Утверждение 5 — неверно. Массовое число лития равно 7 — это означает что общее количество протонов и нейтронов равно 7.

2. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Используя таблицу, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Ядро бериллия с массовым числом 10 содержит 10 нейтронов.
2) Ядро бора с массовым числом 10 содержит 6 протонов.
3) При ионизации атома заряд ядра увеличивается.
4) Нейтральный атом азота содержит 7 электронов.
5) Ядро лития содержит 3 протона.

Утверждение 1 — неверно. Порядковый номер бериллия в ПСХЭ Д.И. Менделеева 4, значит ядро атома бериллия содержит 4 протона. Количество нейтронов: 10-4=6.

Утверждение 2 — неверно. Порядковый номер бора в ПСХЭ Д.И. Менделеева 5, значит ядро атома бора содержит 5 протонов.

Утверждение 3 — неверно. При ионизации состав атомного ядра не меняется, а изменяется количество электронов.

Утверждение 4 — верно. Порядковый номер азота в ПСХЭ Д.И. Менделеева 7, значит ядро атома азота содержит 7 протонов. Это означает, что нейтральный атом азота содержит 7 электронов.

Утверждение 5 — верно. Порядковый номер лития в ПСХЭ Д.И. Менделеева 3, значит ядро атома лития содержит 3 протона.

3. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Используя данные рисунка, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Радиоактивный распад ядра свинца-187 в ядро ртути-183 сопровождается испусканием альфа-частицы.
2) Радиоактивный распад ядра свинца-212 в ядро висмута-212 сопровождается испусканием протона.
3) Ядро висмута содержит 83 протона.
4) Ядро ртути содержит 80 нейтронов.
5) Ядро золота содержит 197 нейтронов.

Утверждение 1 — верно. При альфа-распаде массовое число уменьшается на 4 (187-183=4), а зарядовое число уменьшается на 2 (82-80=2).

Утверждение 2 — неверно. В случае испускания протона массовое число должно уменьшится на 1. Однако свинец и висмут имеют одинаковую массу ($A=212$).

Утверждение 3 — верно. Порядковый номер висмута в ПСХЭ Д.И. Менделеева 83, значит ядро атома висмута содержит 83 протона.

Утверждение 4 — неверно. Порядковый номер ртути в ПСХЭ Д.И. Менделеева 80, значит ядро атома ртути содержит 80 протонов. Массое число ртути — 201. Количество нейтронов: 201-80=121.

Утверждение 5 — неверно. Массовое число золота равно 197 — это означает что общее количество протонов и нейтронов равно 197.

4. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Используя таблицу, из предложенного перечня выберите два верных утверждения. Укажите их номера.

1) В результате бета-распада ядра висмута образуется ядро свинца.
2) В результате альфа-распада ядра полония образуется ядро висмута.
3) Ядро ртути-200 содержит 120 нейтронов.
4) Нейтральный атом свинца содержит 207 электронов.
5) При захвате ядром золота нейтрона зарядовое число ядра не изменится.

Утверждение 1 — неверно. В результате бета-распада зарядовое число увеличивается на 1, т.е. из ядра висмута должно получиться ядро полония.

Утверждение 2 — неверно. В результате альфа-распада зарядовое число уменьшается на 2 единицы, т.е. в результате альфа-распада полония должен получиться свинец.

Утверждение 3 — неверно. Порядковый номер ртути в ПСХЭ Д.И. Менделеева 80, значит ядро атома ртути содержит 80 протонов. Массое число ртути — 200. Количество нейтронов: 200-80=120.

Утверждение 4 — неверно. Порядковый номер свинца в ПСХЭ Д.И. Менделеева 82, значит ядро атома азота содержит 82 протона. Это означает, что нейтральный атом азота содержит 82 электрона.

Утверждение 5 — верно. Нейтрон — нейтральная частица, поэтому при захвате ядром нейтрона заряд едря (и его зарядовое число соответственно) не меняется.

5. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, сколько нейтронов содержит ядро кислорода с массовым числом 17.

6. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, сколько нейтронов содержит ядро бора с массовым числом 11.

Порядковый номер бора в ПСХЭ Д.И Менделеева — 5, значит ядро бора содержит 5 протонов ($Z=5$). Массовое число изотопа — 11 ($A=11$). Количество нейтронов $N=11-5=6$.

7. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, сколько протонов содержит ядро кислорода с массовым числом 16.

1) 26 протонов, 56 нейтронов
2) 26 протонов, 30 нейтронов
3) 26 нейтронов, 56 протонов
4) 26 нейтронов, 30 протонов

Ядро атома железа содержит 26 протонов ($Z=26$). Массовое число изотопа — 56 ($A=56$). Количество нейтронов $N=56-26=30$.

1) 108 нейтронов и 47 протонов
2) 61 нейтрон и 47 протонов
3) 47 нейтронов и 61 протон
4) 47 нейтронов и 108 протонов

Зарядовое число серебра — 47, значит ядро атома серебра содержит 47 протонов. Количество нейтронов $N=108-47=61$.

10. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов, представленный на рисунке, определите состав ядра бериллия с массовым числом 10.

1) 5 протонов, 5 нейтронов
2) 9 протонов, 10 нейтронов
3) 4 протона, 5 нейтронов
4) 4 протона, 6 нейтронов

Порядковый номер бериллия в ПСХЭ Д.И Менделеева — 4, значит ядро бериллия содержит 4 протона ($Z=4$). Массовое число изотопа — 10 ($A=10$). Количество нейтронов $N=10-4=6$.

11. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов, представленный на рисунке, определите состав ядра азота с массовым числом 15.

1) 7 протонов, 7 нейтронов
2) 7 протонов, 8 нейтронов
3) 15 протонов, 7 нейтронов
4) 14 протонов, 7 нейтронов

Порядковый номер азота в ПСХЭ Д.И Менделеева — 7, значит ядро азота содержит 7 протона ($Z=7$). Массовое число изотопа — 15 ($A=15$). Количество нейтронов $N=15-7=8$.

Зарядовое число кальция — 20, значит ядро атома кальция содержит 20 протонов.

Зарядовое число титана — 22, значит ядро атома кальция содержит 22 протона. Массовое число титана — 50. Количество нейтронов: 50-22=28.

Зарядовое число углерода — 6, значит ядро атома углерода содержит 6 протонов.

Зарядовое число полония — 84, значит ядро атома полония содержит 84 протона. Массовое число полония — 206. Количество нейтронов: 206-84=122.

§ 3. Дефект массы и энергия связи ядра

Исследования
показывают,
что
атомные
ядра
являются устойчивыми
образованиями.
Это означает,
что в ядре между нуклонами
существует определенная
связь.

Массу
ядер очень точно можно определить
с помощью масс-спектрометров
– измерительных
приборов, разделяющих с
помощью электрических
и
магнитных
полей
пучки заряженных частиц (обычно ионов)
с разными
удельными
зарядами
Q/т.
Масс-спектрометрические
измерения
показали,
что масса
ядра меньше, чем
сумма масс составляющих его нуклонов.
Но
так
как
всякому
изменению массы
(см.
§40)
должно соответствовать изменение
энергии, то, следовательно, при образовании
ядра должна выделяться определенная
энергия.
Из закона
сохранения
энергии
вытекает
и обратное:
для разделения
ядра на составные
части
необходимо
затратить
такое
же количество
энергии,
которое
выделяется при его образовании.
Энергия,
которую необходимо затратить.
чтобы
расщепить
ядро на отдельные нуклоны,
называется
энергией
связи ядра (см.
§
40).

Согласно
выражению (40.9), энергия связи
нуклонов
и ялре

где
mp
, mn
, mя
– соответственно массы
протона,
нейтрона и ядра. В таблицах
обычно
приводятся не массы
mя
ядер,
а
массы
т
атомов.
Поэтому для энергии связи
ядра пользуются формулой

где
mН
— масса
атома водорода. Так как
mН
больше
mp
,
на
величину me,
то первый член
в квадратных скобках включает
в себя
массу
Z
электронов. Но так
как
масса
атома
т
отличаемся от массы ядра mя
как
раз
на массу
электронов, то вычисления
по
формулам
(252
1) и (252.2)
приводят к
одинаковым
результатам.
Величина

называется
дефектом
массы ядра.
На эту величину
уменьшается
масса
всех
нуклонов
при образовании
из них
атомного
ядра. Часто
вместо
энергии
связи
рассматривают
удельную
энергию связи δEсв
–
энергию
связи,
отнесенную
к одному нуклону.
Она характеризует
устойчивость
(прочность)
атомных
ядер, т.е.
чем больше
δEсв
, тем устойчивее ядро. Удельная энергия
связи
зависит
от массового
числа
А
элемента
(рис. 45). Для легких
ядер (А
≥ 12)
удельная
энергия связи
круто
возрастает
до 6 ÷ 7МэВ,
претерпевая
целый
ряд скачков
(например,
для

Н
δEсв
= 1,1
МэВ, для

Не
– 7,1 МэВ, для

Li
– 5,3
МэВ), затем
более
медленно возрастает
до
максимальной
величины
8,7 МэВ у элементов с А
= 50 ÷
60, а потом постепенно уменьшается у
тяжелых элементов (например , для

Уменьшение
удельной
энергии
связи
при
переходе к тяжелым элементам
объясняется
тем,
что
с возрастанием
числа
протонов
в ядре увеличивается и энергия
их кулоновского
отталкивания. Поэтому
связь
между нуклонами становится менее
сильной, а сами ядра менее прочными.

Наиболее
устойчивыми оказываются так называемые
магические
ядра, у
которых
число
протонов или число нейтронов равно
одному
из магических
чисел:
2,
8, 20, 28, 50,
82, 126. Особенно стабильны дважды
магические ядра, у
которых
магическими
являются
и
число
протонов,
и число
нейтронов (этих
ядер
насчитывается
всего пять:

Из рис. 45 следует,
что наиболее устойчивыми с энергетической
точки зрения являются ядра средней
части таблицы Менделеева. Тяжелые и
легкие ядра менее устойчивы. Это означает,
что энергетически выгодны следующие
процессы:

При
обоих процессах выделяется огромное
количество энергии; эти процессы в
настоящее время осуществлены практически
(реакция деления и термоядерные реакции).

Характеристики атомного ядра.

Одной
из важнейших характеристик атомного
ядра является зарядовое
число Z.
Оно равно количеству протонов, входящих
в состав ядра, и определяет его заряд,
который равен +Ze.
Число Z определяет порядковый номер
химического элемента в периодической
таблице Менделеева. Поэтому его также
называют атомным номером ядра.

Число
нуклонов (т.е. суммарное число протонов
и нейтронов) в ядре обозначается буквой
А и называется массовым числом ядра.
Число нейтронов в ядре равно N=A–Z.

Для
обозначения ядер применяется символ

где
под X подразумевается химический символ
данного элемента. Слева вверху ставится
массовое число, слева внизу атомный
номер (последний значок часто опускают).
Иногда массовое число пишут не слева,
а справа от символа химического элемента

Ядра
с одинаковым Z, но разными А называются
изотопами.

Большинство
химических элементов имеет по несколько
стабильных изотопов. Так, например, у
кислорода имеется три стабильных
изотопа:

,
у олова – десять.

Водород
имеет три изотопа:

тяжелый
водород, или дейтерий (Z=1, N=1),

Протий
и дейтерий стабильны, тритий радиоактивен.

Ядра
с одинаковым массовым числом А называются
изобарами.
В качестве примера можно привести

N.Наконец,
существуют радиоактивные ядра с
одинаковыми Z и A, отличающиеся периодом
полураспада. Они называются изомерами.
Например, имеются два изомера ядра,

у одного из них период полураспада равен
18 мин, у другого – 4,4 часа.

Известно
около 1500 ядер, различающихся либо Z, либо
А, либо тем и другим. Примерно 1/5 часть
этих ядер устойчивы, остальные
радиоактивны. Многие ядра были получены
искусственным путем с помощью ядерных
реакций.

В
природе встречаются элементы с атомным
номером Z от1до 92, исключая технеций (Tc,
Z = 43) и прометий (Pm, Z = 61). Плутоний (Pu, Z =
94) после получения его искусственным
путем был обнаружен в ничтожных
количествах в природном минерале –
смоляной обманке. Остальные трансурановые
(т.е. заурановые)
элементы (с Z от 93 до 107) были получены
искусственным путем посредством
различных ядерных реакций.

Трансурановые
элементы кюрий (96 Cm), эйнштейний (99Es),
фермий (100 Fm) и менделевий (101 Md) получили
название в честь выдающихся ученых
Кюри, Эйнштейна, Ферми и Менделеева.
Лоуренсий (103 Lw) назван в честь изобретателя
циклотрона Лоуренса. Курчатовий (104 Ku)
получил свое название в честь выдающегося
физика Курчатова.

Некоторые
трансурановые элементы, в том числе
курчатовий и элементы с номерами 106 и
107, были получены в Лаборатории ядерных
реакций Объединенного института ядерных
исследований в Дубне ученым Н.Н. Флеровым
и его сотрудниками.

В
первом приближении ядро можно считать
шаром, радиус которого довольно точно
определяется формулой R=1.3*

Acm=1.3A
Ферми (ферми – название применяемой в
ядерной физике единицы длины, равной
10-13см).

Из
формулы следует, что объем ядра
пропорционален числу нуклонов в ядре.
Таким образом, плотность вещества во
всех ядрах примерно одинакова.

Спины
нуклонов складываются в результирующий
спин ядра. Спин нуклона равен 1/2. Поэтому
квантовое число спина ядра будет
полуцелым при нечетном числе нуклонов
А и целым или нулем при четном А. Спины
ядер не превышают нескольких единиц.
Это указывает на то, что спины большинства
нуклонов в ядре взаимно компенсируют
друг друга, располагаясь антипараллельно.

У
всех четно-четных
ядер
(т.е. ядро с четным числом протонов и
четным числом нейтронов) спин равен
нулю.

Механический
момент ядра MJ
складывается
с моментом электронной оболочки

в полный момент импульса атома MF,
который определяется квантовым числом
F.

Взаимодействие
магнитных моментов электронов и ядра
приводит к тому, что состояния атома,
соответствующие различным взаимным
ориентациям MJ
и
M3
(т.е. различным F), имеют немного отличающуюся
энергию. Взаимодействием моментов μL
и
μS
обусловливается
тонкая структура спектров. Взаимодействием
μJ
и
μз
определяется
сверхтонкая структура атомных спектров.
Расщепление спектральных линий,
соответствующее сверхтонкой структуре,
настолько мало (порядка нескольких
сотых ангстрема), что может наблюдаться
лишь с помощью приборов самой высокой
разрешающей силы.

Энергия
связи нуклонов в ядре

Ядерные
силы притягивают нуклоны, находящиеся
в атомном ядре, друг к другу и не дают
ему развалиться на части. Чтобы разделить
атомное ядро на составляющие нуклоны,
необходимо совершить работу против
действия ядерных сил. Энергию, которую
необходимо затратить для расщепления
ядра на отдельные нуклоны, называют
энергией
связи
атомного
ядра. Из закона сохранения энергии
следует, что при образовании ядра из
отдельных нуклонов происходит выделение
энергии, равной по величине энергии
связи данного атомного ядра. Выделение
энергии, происходящее при образовании
атомного ядра, происходит за счёт работы
ядерных сил, притягивающих нуклоны друг
к другу.

Энергию
связи атомного ядра часто измеряют в
электрон-вольтах(эВ)
– внесистемных единицах энергии,
численно равным энергии, приобретаемой
частицей, несущей один элементарный
заряд при перемещении в ускоряющем
электрическом поле между двумя точками
с разностью потенциалов 1 В. 1 эВ = 1,60219×

Дж.
Применяются также кратные единицы –
килоэлектрон-вольт (кэВ), равный 103эВ
и мегаэлектрон-вольт (МэВ), равный106эВ.

Рассчитать
энергию связи ядер можно, используя
соотношение между энергией и массой,
открытое Эйнштейном в созданной им
специальной теории относительности.
Согласно теории относительности
покоящееся тело массой m
обладает
энергией E,
которая равна:

Е=
mc2,
где с–
скорость света. Из следует, что, если
масса тела изменится на Dm,
то и его энергия изменится на величину
DE,
и при этом:

DЕ=
Dmc2.
(24.1)

Измерения
показали, что масса ядра Мя всегда
меньше суммы масс нуклонов, из которых
оно состоит, что можно записать в виде:

Где
mp
и mn
–
массы протона и нейтрона, а Z
и
N-
их количество в ядре, соответственно.
Превышение суммы масс нуклонов, входящих
в ядро, над массой ядра называют дефектом
масс
DM:

DM=Zmp+Nmn-Мя.
(24.2)

Дефект
масс вызван тем, что нуклоны, образуя
ядро, теряют энергию, равную энергии
связи этого ядра. Поэтому, подставляя
(24.1) в (24.2), можно найти следующее выражение
энергии связи ядра EСВ:

EСВ=
DM×с2=
(Zmp+Nmn-Мя)×с2
(24.3)

С
помощью (24.3) можно вычислить энергию
связи любых ядер. Например, энергия
связи самого простого ядра, дейтерия

,
состоящего из протона и нейтрона, равна
2,2 МэВ. Чтобы расщепить на нуклоны
α-частицу (

)
необходимо затратить 28МэВ, а энергия
связи ядра изотопа железа (

Чем
больше массовое число атомного ядра,
тем больше его энергия связи. Важной
характеристикой атомного ядра является
его удельная
энергия связи
отношение энергии связи ядра к его
массовому числу. Удельная энергия связи
– это энергия связи, приходящаяся на
один нуклон.

Удельная
энергия связи ядра всегда больше энергии,
необходимой для разделения молекулы
на атомы (энергия химической связи) или
отщепления электрона от атома (энергия
ионизации). Например, энергия химической
связи молекулы водорода (4,8 эВ) и энергия
ионизации атома водорода (13, 6 эВ) в сотни
тысяч раз меньше удельной энергии связи
ядра дейтерия (1,1 МэВ/нуклон).

Зависимость
удельной энергии связи (ЕСВ/А)
от массового числа А ядра
показана на рис. 37. Видно, что с ростом
массового числа удельная энергия связи
сначала увеличивается, потом достигает
максимума (около 8,8 МэВ/нуклон), а далее
с ростом А постепенно
снижается до 7,6 МэВ/нуклон для изотопа
урана.

При этом максимальную удельную энергии
связи имеют ядра элементов с массовыми
числами от 50 до 60, т.е. ядра железа и
близких к нему элементов.

Соседние файлы в папке Физика

§ 3. Состав атомного ядра и его характеристики

Что
атомные ядра имеют
размеры примерно 10
–14 – 10
–15 м
(линейные
размеры атома
примерно
10
-10
м),
впервые
показал
Резерфорд.

Атомное
ядро состоит из элементарных
частиц
протонов
и нейтронов (протонно-нейтронная
модель ядра была предложена советским
физиком Д. Л. Иваненко
(р. 1904), а впоследствии развита
В.
Гейзенбергом).

Протон
(р)
имеет
положительный заряд,
равный заряду
электрона,
и
массу покоя
тр
=
1,6726·10
-27
кг ≈ 1836 me,
где me
–
масса
электрона.
Нейтрон
(n)
нейтральная
частица
с
массой
покоя
mn
= 1,6749·10 -27
кг ≈
1839
me
. Протоны и
нейтроны называются нуклонами
(от
лат. nucleus
— ядро).
Общее число нуклонов
в атомном ядре называется массовым
числом
А.

Атомное
ядро характеризуется
зарядом
Zе,
где
е
— заряд
протона,
Z
–
зарядовое
число ядра,
равное числу
протонов
в ядре и совпадающее е порядковым номером
химического
элемента в Периодической
системе элементов Менделеева. Известные
в настоящее время
107 элементов
таблицы
Менделеева имеют зарядовые числа ядер
от Z
= 1 до Z
= 107.

Ядро
обозначается тем же символом, что и
нейтральный атом:

,
где Х – символ химического элемента, Z
– атомный номер (число протонов в ядре),
А – массовое число (число нуклонов в
ядре).

Так
как
атом нейтрален,
то заряд ядра
определяет
и число
электронов в атоме. От числа же электронов
зависит
их распределение
по состояниям
в атоме, от которого, в
свою очередь, зависят химические свойства
атома.
Следовательно. заряд
ядра
определяет специфику
данного
химического
элемента, т.е определяет число электронов
в атоме, конфигурацию
их
электронных
оболочек, величину и характер внутриатомного
электрического поля.

Ядра
с одинаковыми
Z,
но разными А
(т.
е. с разными числами
нейтронов N
= А
– Z)называются
изотопами,
а
ядра с
одинаковыми А,
но
рамными
Zизобарами.
Например,
водород (Z
= 1)
имеет
три изотопа:

Н
– протий (Z
= 1,
N = 0),

H
– дейтерий (Z
= 1,
N = 1),

H
– тритий (Z
= 1,
N = 2),
олово – 10, и т. д. В подавляющем
большинстве случаев изотопы одного
и того же химического
элемента
обладают
одинаковыми
химическими
и почти
одинаковыми
физическими
свойствами (исключение
составляют,
например,
изотопы
водород), определяющимися
в
основном
структурой
электронных
оболочек, которая
является
одинаковой
для всех
изотопов
данного элемента. Примером
ядер-изобар
могут служить
ядра

С.
В настоящее время известно
более
2000 ядер, отличающихся либо Z,
либо
А,
либо тем и другим.

Информация

Что ты хочешь узнать?

Физкультура и спорт

Сайт znanija.org не имеет отношения к другим сайтам и не является официальным сайтом компании.

Для расщепления ядра на составляющие
его нуклоны, необходимо затратить
определённую энергию, называемую
энергией связи ядра.

Оценим энергию связи атомных ядер. Пусть
масса покоя нуклонов, из которых
образуется ядро, равна m1.
Согласно специальной теории относительности,
ей соответствует энергия,
рассчитываемая по формуле = m1c2,
гдеc—скорость света в вакууме. После образования
ядро обладает энергией=Mc2. ЗдесьM—масса ядра. Измерения показывают, что
масса покоя ядра всегда меньше, чем
масса покоя частиц в свободном состоянии,
составляющих данное ядро. Разность этих
масс называютдефектом массы.
Поэтому при образовании ядра происходит
выделение энергии= 1– 2= (m1–M)c2=m·c2.
Из закона сохранения энергии можно
заключить, что такая же энергия должна
быть затрачена на расщепление ядра на
протоны и нейтроны. Поэтому энергия
связисвравнасв=m·c2.
Если ядро с массойMобразовано изZпротонов с массойmpи из N=A – Zнейтронов с массойmn,
то дефект массы равен

m=Z mp+ (A – Z) mn–M. (1)

С учётом этого энергия связи находится
по формуле

Соседние файлы в папке ЛЕКЦИИ ЭКОНОМ

Ядерные силы.

Атомные ядра
представляют собой устойчивые образования,
несмотря на то, что между протонами
существует сильное отталкивание.
Устойчивость ядер свидетельствует, что
между нуклонами в ядре действуют силы
притяжения, превосходящие силы
электростатического отталкивания
протонов. Их назвали
ядерными силами.
Эти силы обладают рядом особенностей:

1) Они являются только силами притяжения
и значительно сильнее электростатического
отталкивания протонов.

2) Эти силы
короткодействующие. Расстояние, на
котором ещё действуют ядерные силы,
называют радиусом
действия этих сил.
Он равен примерно 1,5·10–15
м.

3) Ядерные силы являются зарядово-независимыми.
Это означает, что взаимодействие двух
нуклонов совсем не зависит от того,
обладают или не обладают они зарядом.
Ядерные силы между двумя протонами, или
двумя нейтронами, или протоном и нейтроном
одинаковы

Состав атомного ядра.

Ядро
простейшего атома – атома водорода –
состоит из одной элементарной частицы,
называемой протоном. Ядра всех остальных
атомов состоят из двух видов элементарных
частиц – протонов и нейтронов. Эти частицы
носят название нуклонов.

Протон
(p) обладает зарядом + и массой

Для
сравнения укажем, что масса электрона
равна

Из
сопоставления и следует, что

Протон
имеет спин, равный половине (s=

),
и собственный магнитный момент

Дж/Тл) – единица магнитного момента,
называемая ядерным магнетоном. Из
сравнения масс протона и электрона
вытекает, что μя
в
1836 раз меньше магнетона Бора μб.
Следовательно, собственный магнитный
момент протона примерно в 660 раз меньше,
чем магнитный момент электрона.

Нейтрон
(n) был открыт в 1932 г. английским физиком
Д.Чедвиком. Электрический заряд этой
частицы равен нулю, а масса

mn=
939,57МэВ очень близка к массе протона.

Разность
масс нейтрона и протона (mn–mp)
составляет 1,3 МэВ, т.е. 2,5 me.

Нейтрон
обладает спином, равным половине (s=

)
и (несмотря на отсутствие электрического
заряда) собственным магнитным моментом
μn=
– 1,91μя
(знак
минус указывает на то, что направления
собственных механического и магнитного
моментов противоположны). Объяснение
этого удивительного факта будет дано
позже.

Отметим,
что отношение экспериментальных значений
μpи
μnс
большой степенью точности равно – 3/2.
Это было замечено лишь после того, как
такое значение было получено теоретически.

В
свободном состоянии нейтрон нестабилен
(радиоактивен) он самопроизвольно
распадается, превращаясь в протон и
испуская электрон (e-)
и еще одну частицу, называемую антинейтрино

.
Период полураспада (т.е. время, за которое
распадается половина первоначального
количества нейтронов) равен примерно
12 мин.

Схему
распада можно написать следующим
образом:

Масса
покоя антинейтрино равна нулю. Масса
нейтрона больше массы протона на 2,5me.
Следовательно, масса нейтрона превышает
суммарную массу частиц, фигурирующих
в правой части уравнения на 1,5me,
т.е. на 0,77 МэВ. Эта энергия выделяется
при распаде нейтрона в виде кинетической
энергии образующихся частиц.