5.3.1 Нуклонная модель ядра Гейзенберга–Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы

Видеоурок 1: Строение атома

Лекция: Нуклонная модель ядра Гейзенберга–Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы

Когда Резерфорд опровергнул модель Томсона о строении атома, возник другой вопрос: из чего состоит ядро? Реальный ответ на этот вопрос пришел только через пару десятков лет. До этого в качестве элементарного ядра принимали протон - положительную частицу, которая имела заряд по модулю равный электрону: е = 1,6*10^-19 Кл. Протон имеет массу, равную 1,6726 · 10⁻²⁷ кг.

В начале 20 века Дж. Чедвик открыл существование нейтрона. Он не имел заряда, а его масса имела приближенные к массе протона значения, а именно 1,6749 · 10⁻²⁷ кг. Именно после открытия нейтрона стало понятно строение ядра.

Нуклонная модель

После того, как Дж. Чедвик открыл существование нейтрона одновременно несколько ученых предположило, что ядро состоит из протонов и нейтронов. Структурные частицы ядра одним словом были названы нуклонами.

В качестве характеристики ядра используют зарядовое число, равное количеству протонов, которое обозначается буквой Z. Для определения заряда ядра необходимо зарядовое число умножить на величину элементарного заряда. Так как, мы уже знаем, что в целом атом нейтрально заряжен, а протоны имеют такой же заряд, как и электроны, то количество электронов должно совпадать с количеством протонов. Для определения зарядового числа элементов необходимо воспользоваться порядковым номером в таблице Менделеева.

Количество всех нуклонов определяется по массовому числу и обозначается буквой А. Число нейтронов в ядре обозначается буквой N и определяется, как N = A - Z.

В целом элемент обозначается следующим образом:

Например,  

имеет 27 нуклонов в ядре, из них 13 протонов и электронов, а значит 27-13=14 - количество нейтронов.

Изотопы

Какую нагрузку для ядра имеет нейтрон? Он влияет только на его массу, однако свойства ядра не меняется, зарядовое число какое было, такое и останется.

Например, у водорода есть три изотопа, у урана - 26. Самым распространенным ядром урана является то, у которого 238 нуклонов, но самым востребованным считается уран с 235 нуклонами.