과학자들은 물질의 구성을 연구함으로써 모든 물질이 분자와 원자로 구성되어 있다는 결론에 도달했습니다. 오랫동안원자(그리스어에서 "분할할 수 없음"으로 번역됨)는 물질의 가장 작은 구조 단위로 간주되었습니다. 그러나 추가 연구에 따르면 원자는 복잡한 구조그리고 더 작은 입자를 포함합니다.

원자는 무엇으로 구성되어 있나요?

1911년에 과학자 러더퍼드는 원자의 중심 부분이 양전하를 띠고 있다고 제안했습니다. 이것이 원자핵의 개념이 처음 등장한 방법입니다.

행성 모델이라고 불리는 러더퍼드의 계획에 따르면, 원자는 핵과 음전하를 띤 기본 입자, 즉 행성이 태양을 공전하는 것처럼 핵 주위를 움직이는 전자로 구성됩니다.

1932년에 또 다른 과학자 채드윅(Chadwick)이 전하가 없는 입자인 중성자를 발견했습니다.

현대의 생각에 따르면, 핵은 러더퍼드가 제안한 행성 모델과 일치합니다. 핵은 원자 질량의 대부분을 운반합니다. 또한 양전하를 띠고 있습니다. 원자핵에는 양성자(양전하를 띤 입자)와 중성자(전하를 띠지 않는 입자)가 포함되어 있습니다. 양성자와 중성자를 핵자라고 합니다. 음전하를 띤 입자(전자)는 핵 주위의 궤도를 따라 움직입니다.

핵의 양성자 수는 궤도에서 움직이는 양성자의 수와 같습니다. 따라서 원자 자체는 전하를 띠지 않는 입자입니다. 원자가 다른 원자로부터 전자를 얻거나 자신의 전자를 잃으면 양성 또는 음성이 되며 이를 이온이라고 합니다.

전자, 양성자, 중성자를 총칭하여 아원자 입자라고 합니다.

원자핵의 전하

핵의 전하수 Z는 원자핵을 구성하는 양성자의 수에 따라 결정됩니다. 이 금액을 알아내는 것은 쉽습니다. 연락하시면 됩니다. 주기율표멘델레예프. 원자가 속한 원소의 원자 번호는 핵의 양성자 수와 같습니다. 따라서 화학 원소 산소의 원자 번호가 8이면 양성자 수도 8이 됩니다. 원자 안에 있는 양성자와 전자의 수는 동일하므로 전자도 8개가 됩니다.

중성자의 수는 동위원소 수라고 하며 문자 N으로 지정됩니다. 중성자의 수는 동일한 원자 내에서 다양할 수 있습니다. 화학 원소.

핵 내의 양성자와 전자의 합을 원자의 질량수라고 하며 문자 A로 표시합니다. 따라서 질량수를 계산하는 공식은 A = Z + N과 같습니다.

동위원소

원소의 양성자와 전자의 수가 같지만 중성자의 수가 다른 경우, 이를 화학 원소의 동위원소라고 합니다. 하나 이상의 동위원소가 있을 수 있습니다. 그들은 주기율표의 동일한 셀에 배치됩니다.

동위원소는 훌륭한 가치화학과 물리학에서. 예를 들어, 수소 동위원소인 중수소는 산소와 결합하여 중수라는 완전히 새로운 물질을 생성합니다. 평소와는 끓는점과 어는점이 다릅니다. 그리고 중수소와 다른 수소 동위원소인 삼중수소의 결합은 열핵반응합성하여 엄청난 양의 에너지를 생성하는 데 사용될 수 있습니다.

핵과 아원자 입자의 질량

원자의 크기와 질량은 인간의 인식으로는 무시할 수 있습니다. 핵의 크기는 약 10 -12cm입니다. 원자핵의 질량은 물리학에서 소위 원자 질량 단위(amu)로 측정됩니다.

1amu당 탄소 원자 질량의 12분의 1을 차지합니다. 일반적인 측정 단위(킬로그램 및 그램)를 사용하여 질량은 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다: 1amu. = 1.660540 10 -24 g 이렇게 표현하면 절대값이라고 합니다. 원자 질량.

원자핵은 원자의 가장 거대한 구성 요소임에도 불구하고 이를 둘러싼 전자 구름에 비해 크기가 매우 작습니다.

핵전력

원자핵은 매우 안정적입니다. 이는 양성자와 중성자가 어떤 힘에 의해 핵 내에 붙잡혀 있음을 의미합니다. 양성자는 유사하게 전하를 띤 입자이기 때문에 전자기력이 될 수 없으며 동일한 전하를 가진 입자는 서로 밀어내는 것으로 알려져 있습니다. 중력은 너무 약해서 핵자를 하나로 묶을 수 없습니다. 결과적으로 입자는 또 다른 상호 작용인 핵력에 의해 핵에 유지됩니다.

핵력은 자연에 존재하는 모든 것 중에서 가장 강력한 것으로 간주됩니다. 따라서 원자핵 요소 간의 이러한 유형의 상호 작용을 강하다고합니다. 전자기력과 마찬가지로 많은 기본 입자에 존재합니다.

핵전력의 특징

1. 짧은 행동. 전자기력과 달리 핵력은 핵의 크기와 비슷한 매우 작은 거리에서만 나타납니다.
2. 독립을 청구하십시오. 이 특징은 핵력이 양성자와 중성자에 동일하게 작용한다는 사실에서 나타납니다.
3. 포화. 핵의 핵자는 특정 수의 다른 핵자와만 상호 작용합니다.

핵결합에너지

강한 상호 작용의 개념과 밀접하게 관련된 또 다른 것은 핵의 결합 에너지입니다. 핵 결합 에너지는 원자핵을 구성 핵자로 분할하는 데 필요한 에너지의 양을 나타냅니다. 이는 개별 입자에서 핵을 형성하는 데 필요한 에너지와 같습니다.

핵의 결합에너지를 계산하려면 질량을 알아야 합니다. 아원자 입자. 계산에 따르면 핵의 질량은 항상 구성 핵자의 합보다 작습니다. 질량 결함은 핵의 질량과 양성자와 전자의 합 사이의 차이입니다. 질량과 에너지의 관계(E = mc 2)를 사용하여 핵 형성 중에 생성되는 에너지를 계산할 수 있습니다.

핵의 결합 에너지의 강도는 다음 예를 통해 판단할 수 있습니다. 몇 그램의 헬륨이 형성되면 몇 톤의 석탄이 연소되는 것과 동일한 양의 에너지가 생성됩니다.

핵반응

원자의 핵은 다른 원자의 핵과 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 상호작용을 핵반응이라고 합니다. 반응에는 두 가지 유형이 있습니다.

1. 핵분열 반응. 상호작용의 결과로 무거운 핵이 더 가벼운 핵으로 붕괴될 때 발생합니다.
2. 합성 반응. 핵분열의 반대 과정: 핵이 충돌하여 더 무거운 원소가 형성됩니다.

모든 핵반응에는 에너지 방출이 수반되며, 이는 이후 산업, 군사, 에너지 부문 등에서 사용됩니다.

원자핵의 구성에 익숙해지면 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.

1. 원자는 양성자와 중성자를 포함하는 핵과 그 주위의 전자로 구성됩니다.
2. 원자의 질량수는 원자핵에 있는 핵자의 합과 같습니다.
3. 핵자는 강한 상호작용에 의해 서로 결합됩니다.
4. 원자핵에 안정성을 부여하는 엄청난 힘을 핵 결합 에너지라고 합니다.

원자의 핵은 양성자와 중성자로 구분되는 핵자로 구성됩니다.

원자핵의 상징적 명칭:

A는 핵자의 수입니다. 양성자 + 중성자(또는 원자 질량)
Z- 양성자 수(전자 수와 동일)
N은 중성자 수(또는 원자 번호)입니다.

핵전력

핵의 모든 핵자 사이에서 작용합니다.
- 매력의 힘;
- 단기작용

핵자는 중력이나 정전기력과 완전히 다른 핵력에 의해 서로 끌어당깁니다. . 핵력은 거리에 따라 매우 빠르게 약화됩니다. 그들의 행동 반경은 약 0.000 000 000 000 001 미터입니다.
원자핵의 크기를 특징짓는 이 초소형 길이의 경우 1fm(이탈리아 물리학자 E. Fermi, 1901-1954)를 기리기 위해 특별한 지정이 도입되었습니다. 모든 핵의 크기는 몇 페르미(Fermi) 크기입니다. 반지름 핵전력 크기와 동일핵은 매우 밀도가 높은 물질 덩어리입니다. 아마도 지상 조건에서 가장 밀도가 높을 것입니다.
핵력은 강력한 상호작용입니다. 이는 쿨롱 힘(같은 거리에서)보다 몇 배 더 큽니다. 단거리 행동은 핵력의 효과를 제한합니다. 핵자의 수가 증가하면 핵은 불안정해지기 때문에 대부분의 경우 무거운 핵방사성이며 매우 무거운 것은 전혀 존재할 수 없습니다.
자연의 유한한 수의 원소는 핵력의 단거리 작용의 결과입니다.

원자의 구조 - 멋진 물리학

알고 계셨나요?

20세기 중반 핵 이론에서는 원자 번호 Z = 110 -114인 안정한 원소의 존재를 예측했습니다.
Dubna에서는 원자 질량 A = 289의 114번째 원소가 얻어졌는데, 이 원소는 단 30초 동안만 "살아있었습니다". 이는 이 크기의 핵을 가진 원자로서는 엄청나게 긴 시간입니다.
오늘날 이론가들은 이미 무게가 300에서 심지어 500에 달하는 초중질 핵의 특성을 논의하고 있습니다.

같은 원자 원자번호동위원소라 함: 주기율표에 있는 것
그들은 같은 셀에 위치합니다 (그리스어 isos - 같음, topos - 장소).
동위원소의 화학적 성질은 거의 동일합니다.
자연에 약 100개의 원소가 있다면 2000개가 넘는 동위원소가 있습니다. 그 중 대부분은 불안정합니다. 즉, 방사성이며 붕괴되어 방출됩니다. 다양한 유형방사.
동일한 원소의 동위원소는 핵의 중성자 수에서만 구성이 다릅니다.

수소 동위원소.

인체의 모든 원자에서 공간을 제거하면 남은 것은 바늘귀에 들어갈 수 있습니다.

궁금하신 분들을 위해

기획 자동차

젖은 도로에서 고속으로 자동차를 운전하는 동안 급제동을 하면 자동차가 글라이더처럼 작동합니다. 타이어는 실제로 도로에 닿지 않고 얇은 물막 위에서 미끄러지기 시작합니다.

왜 이런 일이 발생합니까? 젖은 도로에서 브레이크를 밟지 않아도 자동차가 항상 미끄러지지 않는 이유는 무엇입니까?
수막 현상의 가능성을 줄이기 위해 여러 가지 트레드 패턴이 제공되었습니다. 예를 들어, 홈은 트레드와 도로의 후면 접촉 지점으로 물을 유도할 수 있으며, 여기서 물이 배출됩니다.

다른 작은 홈은 물을 측면으로 배출할 수 있습니다. 마지막으로, 트레드의 작은 움푹 들어간 부분은 도로의 수층을 "습식"시켜 트레드와 노면의 주요 접촉 영역 직전에 닿을 수 있습니다. 모든 경우에 목표는 가능한 한 빨리 접촉 영역에서 물을 제거하고 수막 현상을 방지하는 것입니다.

주제: 원자핵의 구성. 핵전력.

수업 목적: 학생들에게 원자핵의 구조적 특징을 소개합니다.

수업 목표:

교육적:

) 원자핵의 구성에 대한 지식을 반복하고 일반화하며 심화시킵니다.

) "물질의 동위원소"라는 개념을 형성합니다.

) "원자력"의 개념을 형성합니다.

) 핵력의 특성을 연구합니다.

교육적:

) 분석, 종합, 체계화, 비교, 사양 등 정신적 작업을 수행하는 능력을 개발합니다.

) 물리학에 대한 관심을 키우십시오.

) 이론적 지식과 실제 사이의 연관성을 보여줍니다.

) 원자핵의 구성을 결정하기 위해 멘델레예프의 주기율표를 사용하는 방법을 가르칩니다. ) 적용 능력을 계속 개발하십시오이론적 지식

문제를 해결할 때;

) 학생들의 유연한 사고 개발에 기여합니다.

) 학생들의 관심 개발에 기여합니다.

교육자:

) 세계의 전체적인 그림 교육;

) 다른 과목을 공부할 때 학생들이 습득한 지식을 활용하는 능력을 개발합니다.

장비: 멘델레예프의 주기율표, 강의 프레젠테이션, 유인물.

수업의 비문 :

“지능은 지식에만 있는 것이 아니라 지식을 실제로 적용하는 능력에도 있습니다.”

아리스토텔레스.

수업 진행 상황.

I. 조직적인 순간.

고대 그리스 철학자 아리스토텔레스는 “지성은 지식에만 있는 것이 아니라 지식을 실제로 적용하는 능력에도 있다”고 말했습니다. 기원전 4세기에 말한 이 단어가 오늘 우리 수업의 모토가 되도록 합시다. (슬라이드 1)

II. 숙제 점검 단계

정면 조사:

1. 모든 화학 원소의 원자핵에는 수소 원자의 핵이 포함되어 있다는 가설을 최초로 제시한 사람은 누구입니까? (영국 물리학자 어니스트 러더퍼드)

2. 이 가설의 타당성을 확인하는 사실은 몇 년에 획득되었습니까? (1919년 α-입자와 질소 원자핵의 상호작용을 관찰할 때)

4. 어떤 장치의 발명으로 양성자의 존재가 최종적으로 증명되었습니까? (구름실)

5. 양성자의 기호 명칭을 칠판에 적는다(11H, 11p)

6. 어니스트 러더퍼드는 1920년에 원자핵에 포함된 입자의 존재에 관해 가설을 세웠습니까? (중성자)

7. 이 가정은 언제 누구에 의해 입증되었습니까? (1932년 - 영국의 물리학자 제임스 채드윅(러더퍼드의 학생))

8. 칠판에 중성자(10n) 기호를 쓰세요.

평가 시트(부록 1)를 작성하고 수업의 이 단계에 대한 성적을 매기십시오.

III. 새로운 자료를 배우는 단계.

1. 누구나 최소한 일반 개요그가 살고 있는 세상이 어떻게 돌아가는지 상상해 보세요. 그러므로 세상은 알 수 있다는 것, 지식이 깊어질수록 세상의 그림은 더욱 복잡해진다는 것을 아는 것이 중요합니다.

여러분, 오늘 수업 시간에 우리가 무엇에 대해 이야기할 것 같나요?

그리고 나는 우리가 원자의 구조를 연구할 것이라고 생각한다.)

네, 우리는 원자핵의 구조를 연구하는 연구를 계속할 것입니다. 우리 수업의 주제 : “원자핵의 구조. 핵전력." 노트에 공과 주제를 적습니다(슬라이드 2).

수업의 목표와 목표를 결정해 봅시다.

(원자핵의 구조를 연구합니다. 핵을 구성하는 입자를 유지하는 힘은 무엇입니까?) (슬라이드 3)

역사상 현대 물리학'기적의 해'라고 불리는 해가 있습니다. 때는 1932년이다. 그의 "기적" 중 하나는 중성자를 발견하고 원자핵의 중성자-양성자 모델을 만든 것입니다(소련 물리학자 및 Gapon, 독일 물리학자 Werner Heisenberg, 이탈리아 물리학자 Majorana).

핵은 공 모양 R 10-15 m을 가지며, 원자 전체 질량의 약 99.96%가 여기에 집중되어 있습니다(ρ = 2.7∙1017 kg/m3).

양성자: p(1919), 수명 10³1년, m = 1836.2me, qp = +e

중성자: n, q=0, 핵 외부 수명 15분, m=1838.7me

Vadim Skorobogatko는 원자핵의 구성에 대한 메시지를 우리에게 준비했습니다.

이 두 입자는 종종 핵자라고 불립니다. (슬라이드 4.)

모든 화학 원소는 일반적으로 X (슬라이드 5)로 지정됩니다.

원자핵을 구성하는 입자의 수를 질량수라고 하며 A로 표시합니다(슬라이드 6).

핵에 있는 양성자의 수를 전하수라고 하며 Z로 표시합니다. (슬라이드 7)

핵에 포함된 중성자의 수를 N으로 표시합니다.

A= N + Z(슬라이드 8).

2. 원자핵에 대한 추가 연구를 통해 동일한 화학 원소의 원자가 다른 질량의 핵을 가질 수 있다는 사실이 발견되었습니다.

게다가 이 원자들은 모두 같은 성질을 갖고 있었습니다. 화학적 성질, 따라서 동일한 핵전하를 갖습니다. 핵의 전하가 동일하다면 표에서 동일한 일련 번호를 갖는다는 것을 의미합니다. 즉, 표에서 동일한 셀을 차지한다는 의미입니다.

(슬라이드 9). 하나의 화학 원소의 모든 종류를 동위원소라고 합니다.

이제 거의 모든 화학 원소에 동위원소가 있다는 것이 실험적으로 입증되었습니다.

예를 들어:

11H - 프로튬 21H - 중수소 31Н – 삼중수소.

동위원소에 따라 핵 구성에 포함된 입자의 존재가 다른가요? (중성자)

동위원소의 핵에 존재하는 중성자 수의 차이로 인해 서로 다른 현상이 발생합니다. 물리적 특성 약에 대해서는 11학년에서 더 자세히 공부할 것입니다.

3. 원자핵의 양성자-중성자 구성에 대한 가설이 확인되었지만 다음과 같은 질문이 생깁니다. 핵이 개별 입자로 붕괴되지 않는 이유는 무엇입니까?

이 질문에 답하기 위해 이전에 연구한 자료를 떠올려 보겠습니다.

질량을 가진 모든 물체 사이에는 상호 인력이 있습니다. 중력은 법칙에 따라 계산됩니다. 만유 중력: F=Gm1m2/r2.

핵을 구성하는 양성자는 양전하를 띠고 있어 양자 사이에 반발력이 발생하며, 전기적 반발력은 중력 인력의 1039배에 이른다. 이 사실을 통해서만 우리는 핵을 구성하는 입자들 사이에 전기보다 훨씬 더 강한 상호 작용이 발생한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 그렇지 않으면 핵을 구성하는 양성자가 엄청난 속도로 날아갈 것입니다.

과학자들은 자연에 강하다고 불리는 또 다른 유형의 상호 작용이 있다는 결론에 도달했습니다.

(슬라이드 10). 핵을 구성하는 입자 사이의 인력을 핵이라고 합니다.

(슬라이드 11). 핵력의 속성:

Ø는 인력일 뿐이다.

Ø 쿨롱 힘보다 몇 배 더 큽니다.

Ø 전하 유무에 의존하지 않습니다.

Ø 단거리: 먼 거리에서도 눈에 띌 수 있음 r ≒ 2.2∙10 -15 m;

Ø 제한된 수의 핵자와 상호작용합니다(포화 특성).

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물질명

질량수, A

청구 번호, Z

중성자 수, N

게르마늄

작업을 어떻게 완료했는지 확인하고 이러한 유형의 작업에 대한 평가 시트에 자신에게 점수를 부여하세요.

2.슬라이드 14. 누락된 화학 원소를 식별합니다.

슬라이드 15. 작업을 어떻게 완료했는지 확인하고 이러한 유형의 작업에 대한 평가 시트에 점수를 매기십시오.

마그네슘

나

리

기음

영형

3. 크로스워드 퍼즐에 대한 질문을 만드세요(옵션 1 - 가로로 있는 단어의 경우, 옵션 2 - 세로로 있는 단어의 경우)(부록 1)

이러한 유형의 작업에 대해 평가 시트에 자신에게 점수를 부여하십시오.

6. 수업 요약

문장을 완성하세요:

1. 모든 화학 원소의 원자는 다음으로 구성됩니다...

2. 모든 화학 원소의 핵은 다음으로 구성됩니다...

3. 양성자와 중성자의 합을…이라 하고, 주기율표에서 질량수는…

4. 주기율표에서 핵의 양성자 수는 ... 이며 ....

5. 핵의 중성자 수는 다음과 같습니다. (질량수와 전하수의 차이)

6. 양성자와 중성자는 핵에 갇혀 있습니다… (핵전력)

7. 동위원소는... (원자핵의 질량이 다른 동일한 화학 원소의 변종)입니다.

8. 결합 에너지는...(핵을 개별 핵자로 나누는 데 필요한 에너지)입니다.

9. 핵반응라고... (원자핵이 기본 입자와 상호 작용할 때 또는 서로 상호 작용할 때 원자핵의 변화).

당신은 어떤 목표를 설정했고, 그것을 달성할 수 있었나요? 이러한 유형의 작업에 대해 평가 시트에 자신에게 점수를 부여하십시오.

해당 수업의 평균 성적을 계산합니다.

Ⅶ. 슬라이드 17. D/z: §61, 62 ex. 45 (교과서: ,)

Ⅷ. 반사.

문장을 계속하세요

오늘 수업시간에

) 느꼈는데...
이해합니다 …
그럴게요 …

물리학은 자연의 과학입니다. 우리가 살고 있는 세상이 얼마나 위대한지 보여 주지만, 이 세상은 인식 가능하므로 물리학이 사람에게 특별한 힘을 준다는 의미입니다.

가장 작은 입자에 대한 생각에서 결국 신소재, 텔레비전, 레이저, 컴퓨터 등 오늘날 우리가 얻은 모든 이점이 나타났습니다. 그리고 가장 작은 입자에 대한 주요 아이디어는 단일한 관점에서 세상을 이해하는 데 도움이 되었습니다.

여러분, 우리 수업이 끝났습니다. “모르는 것이 부끄러운 것이 아니라, 배우지 못하는 것이 부끄러운 일이다!”라는 속담으로 마무리하고 싶습니다. 그리고 아직도 주변에 얼마나 알려지지 않았습니까! 호기심 많은 마음을 위한 활동 분야입니다. 그러니 "영구 운동 기계"를 시동하고 출발하세요!

부록 1.

점수표_______________________________________________________________

	작업 유형
	시험 숙제
	새로운 자료를 학습
	강화
	국가 시험 준비 a) 표 작성

강의 18.원자핵의 물리학 요소

강의개요

원자핵.

대량 결함, 핵 결합 에너지.

방사성 방사선과 그 종류. 방사성 붕괴의 법칙.

방사성 붕괴와 핵반응에 대한 보존 법칙.

1.원자핵. 대량 결함, 핵 결합 에너지.

원자핵의 구성- 원자핵의 구조, 특성 및 변형에 관한 과학입니다. 1911년 E. 러더포드(E. Rutherford)는 α 입자가 물질을 통과할 때 산란되는 실험을 통해 중성 원자가 양전하를 띤 조밀한 핵과 음의 전자 구름으로 구성되어 있다는 사실을 확립했습니다. W. 하이젠베르크와 D.D. Ivanenko는 (독립적으로) 핵이 양성자와 중성자로 구성되어 있다는 가설을 세웠습니다.

원자핵- 원자의 중심에 있는 거대한 부분으로, 받은 양성자와 중성자로 구성됩니다. 일반 이름 핵자. 원자의 거의 전체 질량은 핵에 집중되어 있습니다(99.95% 이상). 핵의 크기는 10 -13 - 10 -12 cm 정도이며 핵의 핵자 수에 따라 달라집니다. 가벼운 핵과 무거운 핵 모두의 핵 물질의 밀도는 거의 동일하며 약 10 17 kg/m 3 입니다. 핵 물질 1 cm 3 의 무게는 1억 톤이 됩니다. 핵은 원자의 총 전자 전하의 절대값과 동일한 양전하를 가집니다.

양성자 (기호 p)는 수소 원자의 핵인 소립자이다. 양성자는 전자의 전하와 동일한 크기의 양전하를 가집니다. 양성자 질량 m p = 1.6726 10 -27 kg = 1836 m e, 여기서 m e는 전자의 질량입니다.

핵물리학에서는 질량을 원자 질량 단위로 표현하는 것이 일반적입니다.

1amu = 1.65976 10 -27kg.

따라서 amu로 표현되는 양성자 질량은 다음과 같습니다.

m p = 1.0075957 a.m.u.

핵에 들어 있는 양성자의 수를 '양성자 수'라고 합니다. 청구 번호 Z. 이는 특정 원소의 원자 번호와 동일하므로 멘델레예프의 원소 주기율표에서 해당 원소의 위치를 ​​결정합니다.

중성자 (기호 n)은 전하를 가지지 않는 기본 입자로, 그 질량은 양성자의 질량보다 약간 큽니다.

중성자 질량 m n = 1.675 10 -27 kg = 1.008982 amu 핵의 중성자 수는 N으로 표시됩니다.

핵을 구성하고 있는 양성자와 중성자의 총수(핵자수)라고 합니다. 질량수문자 A로 지정됩니다.

핵을 지정하기 위해 기호가 사용됩니다. 여기서 X는 원소의 화학 기호입니다.

동위원소- 원자핵이 동일한 화학 원소의 다양한 원자 같은 번호양성자(Z)와 중성자(N)의 개수가 다릅니다. 그러한 원자의 핵을 동위원소라고도 합니다. 동위원소는 주기율표에서 같은 위치를 차지합니다. 예를 들어, 수소의 동위원소는 다음과 같습니다.

핵전력의 개념.

유사하게 전하를 띤 양성자가 원자핵 내에서 아주 작은 거리에 있기 때문에 엄청난 힘으로 서로 밀어내야 한다는 사실에도 불구하고 원자핵은 극도로 강한 구조입니다. 결과적으로, 핵자 사이의 매우 강한 인력이 핵 내부에 작용하며, 이는 양성자 사이의 전기적 척력보다 몇 배 더 큽니다. 핵력은 특별한 유형의 힘입니다. 이는 자연계에서 알려진 모든 상호 작용 중에서 가장 강력합니다.

연구에 따르면 핵력에는 다음과 같은 특성이 있는 것으로 나타났습니다.

핵 인력은 전하 상태에 관계없이 모든 핵자 사이에 작용합니다.

핵 인력은 단거리입니다. 입자 중심 사이의 거리가 약 2·10 -15 m인 두 핵자 사이에 작용하며 거리가 증가함에 따라 급격하게 감소합니다(3·10 -15 m보다 큰 거리에서는 실질적으로 0과 같음);

핵력은 포화를 특징으로 합니다. 각 핵자는 가장 가까운 핵의 핵자와만 상호작용할 수 있습니다.

핵력은 중심이 아니다. 그들은 상호작용하는 핵자의 중심을 연결하는 선을 따라 작용하지 않습니다.

현재 핵력의 성격은 완전히 이해되지 않았습니다. 소위 교환 세력이라는 것이 확인되었습니다. 교환력은 본질적으로 양자적이며 고전 물리학에서는 유사점이 없습니다. 핵자는 끊임없이 교환되는 세 번째 입자에 의해 서로 연결됩니다. 1935년 일본 물리학자 유카와(H. Yukawa)는 핵자가 전자 질량보다 약 250배 더 ​​큰 질량을 갖는 입자를 교환한다는 것을 보여주었습니다. 예측된 입자는 1947년 영국 과학자 S. Powell이 우주선을 연구하던 중 발견했으며 이후 -중간자 또는 파이온이라고 불렸습니다.

중성자와 양성자의 상호 변환은 다양한 실험을 통해 확인됩니다.

원자핵 질량의 결함. 원자핵의 결합 에너지.

원자핵의 핵자는 핵력으로 서로 연결되어 있으므로 핵을 개별 양성자와 중성자로 나누려면 많은 에너지를 소비해야 합니다.

핵을 구성 핵자로 분리하는 데 필요한 최소 에너지를 에너지라고 합니다. 핵 결합 에너지. 자유 중성자와 양성자가 결합하여 핵을 형성하면 동일한 양의 에너지가 방출됩니다.

핵 질량의 정확한 질량 분광학 측정은 원자핵의 나머지 질량이 핵이 형성된 자유 중성자와 양성자의 나머지 질량의 합보다 작다는 것을 보여주었습니다. 핵이 형성되는 자유 핵자의 나머지 질량의 합과 핵의 질량의 차이를 대량 결함:

이 질량 차이 m은 핵의 결합 에너지에 해당합니다. 이자형 성., 아인슈타인 관계에 의해 결정됨:

또는 를 표현식으로 대체하면 중, 우리는 다음을 얻습니다:

결합 에너지는 일반적으로 메가전자볼트(MeV)로 표현됩니다. 하나의 원자 질량 단위(진공에서의 빛의 속도)에 해당하는 결합 에너지를 결정합시다.
):

결과 값을 전자볼트로 변환해 보겠습니다.

이와 관련하여 실제로는 결합 에너지에 대해 다음 표현을 사용하는 것이 더 편리합니다.

여기서 인수 m은 원자 질량 단위로 표현됩니다.

핵의 중요한 특징은 핵의 특정 결합 에너지입니다. 핵자당 결합 에너지:

.

더 , 핵자가 서로 더 강하게 연결되어 있습니다.

핵의 질량수에 대한 값 의 의존성은 그림 1에 나와 있습니다. 그래프에서 볼 수 있듯이, 질량수가 50-60(Cr-Zn) 정도인 핵의 핵이 가장 강하게 결합되어 있습니다. 이 핵의 결합 에너지는

원자핵은 양성자와 중성자로 구성됩니다. 양성자의 수는 핵의 전하(주기율표의 서수)를 결정합니다.

코어 질량 임의의 요소구성에 포함된 양성자와 중성자의 질량의 합에 가까운 값에 의해 결정됩니다. 따라서 문자로 표시되는 핵의 질량수는 다음과 같습니다. 에이원자 질량 단위로 표현되며 다음과 같이 반올림됩니다. A = N + Z. 지– 핵 전하는 핵의 양성자 수와 중성 원자의 전자 껍질에 있는 전자 수를 결정합니다. N– 핵의 중성자 수. 양성자와 중성자는 핵자라는 공통 이름을 가지고 있습니다. 기호는 코어를 나타내는 데 사용됩니다. 엑스화학 원소의 상징이다. 예를 들어, 그게 무슨 뜻인가요? 지 = 82, N = 126, 에이 = 208.

양성자와 중성자 수의 다양한 조합은 서로 다른 핵에 해당합니다. 이 경우 다음과 같은 원자 그룹을 구별할 수 있습니다.

동위원소– 핵의 양성자 Z 수가 같고 중성자 N의 수가 다른 원자. 이러한 원소는 주기율표에서 같은 위치를 차지합니다. 예를 들어 자연에서 흔히 볼 수 있는 수소 동위원소 그룹은 – 경수소, – 중수소, – 삼중수소입니다. 수소 동위원소의 핵에도 양성자, 중수소, 트리톤이라는 고유한 이름이 있습니다.

등압선– 핵의 개수 A가 같은 원자 ().

용어와 함께 원자핵사용된 용어 핵종

원자와 그 구성 요소의 대략적인 크기:

핵 크기 ~ 10–14 m, 중성자와 양성자 크기 ~ 10–15 m, 원자 ~ 10–10 m, 전자< 10 –18 м.

핵의 크기는 핵의 경계가 다른 것과 같이 흐릿하기 때문에 전통적인 의미를 갖는 핵의 반경을 특징으로 합니다. 양자 시스템. 각 핵에는 물질의 밀도가 일정한 내부 영역이 있다는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 이 지역은 주변 표면층, 물질의 밀도가 0으로 떨어지는 곳. 코어 반경에 대한 실험식

1 fm(펨토미터) =10 –15 m (1)

이 표현은 핵의 부피와 그 안에 있는 핵자의 수 V ~ A의 비례로 해석될 수 있습니다. (1)은 핵의 평균 밀도가 질량수와 무관하다는 것을 의미합니다.

핵 질량은 원자 질량 단위 또는 MeV/로 표현됩니다. 와 함께 2 .

오전 1시 = 원자 질량이 12,000인 탄소 원자의 질량의 1/12입니다. 오전 1시 = 1.66×10 -27kg » 931.5MeV/ 와 함께 2 .

핵자가 핵자로 형성되면 질량은 D만큼 감소합니다. 중, 이를 대량 결함이라고 합니다.

Dm은 원자 질량 단위 또는 MeV/로 표현됩니다. 와 함께 2 .

핵의 중요한 특징은 핵의 결합에너지이다 여(A,Z)은 운동 에너지를 전달하지 않고 핵을 개별 구성 양성자와 중성자로 분할하는 데 소비되어야 하는 에너지입니다.

여(에이,지) = Δ TS 2 = [Zm p +(A~Z)m n – 나는(에이,지)]· 와 함께 2 , (3)

비결합에너지는 핵자 1개당 평균 에너지입니다. (4)

대부분의 핵의 경우 비결합 에너지는 거의 동일하며 ~8 MeV입니다. 따라서 총 결합 에너지는 대략 질량수에 비례합니다. 핵에 있는 핵자의 수. 이는 핵력의 특성을 말해줍니다. 포화.각 핵자는 제한된 수의 이웃 핵자와만 상호작용한다는 사실에 있습니다.

핵에 있는 핵자는 특정한 핵력에 의해 서로 결합되어 있으며, 이는 강한 상호작용을 나타냅니다. 핵력은 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.

– 단거리이며 활동 범위는 10~14m입니다.

– 가장 강력하며 전자기력보다 2~3배 더 강력합니다. 핵력은 약 8MeV의 특정 결합 에너지를 가진 핵의 존재를 보장합니다.

– 포화의 성질을 가지고 있습니다. 이는 핵에서 양성자가 2개 이하의 중성자와 결합 상태를 형성할 수 있다는 사실에서 나타납니다. 이러한 이유로 수소 동위원소 삼중수소는 더 이상 안정적이지 않습니다.

– 그들은 전하 독립성을 가지고 있습니다. 즉 양성자와 중성자, 양성자와 양성자, 중성자와 중성자 사이에 작용하는 힘은 동일합니다. 이 속성은 시스템의 완전한 동일성을 의미하지 않습니다. p – p, p – p, p – p,양성자와 중성자는 페르미온과 시스템이기 때문에 r - r, p - p동일한 입자로 구성되어 있으며 시스템은 피 – 피 –다른 것에서.

– 교환의 성격을 가지고 있습니다. 상호작용할 때 핵자는 좌표, 전하 및 스핀 투영을 교환할 수 있습니다.

– 핵자의 스핀에 따라 달라집니다. 이러한 의존성은 스핀이 0인 중수소 상태가 없다는 사실로 나타납니다. 이 상태에서 양성자와 중성자의 스핀은 평행할 뿐입니다.

– 중심이 아닙니다. 즉, 핵자를 연결하는 직선에 대한 핵자 스핀의 방향에 따라 달라집니다.

1935년 일본 물리학자 유카와(H. Yukawa)는 핵 상호작용이 가상 입자에 의한 핵자 교환의 결과라는 가설을 세웠습니다. 이 입자는 전자의 질량보다 크고 양성자의 질량보다 작은 질량을 가져야 하며, 이것이 바로 중간자라고 불리는 이유입니다. (그리스어에서 . 메소스– 중간, 평균). 중간자는 실험적으로 찾기 시작했습니다. 1947년에 우주 방사선에서 발견되었습니다. 이 입자를 파이 중간자(pi-mesons)라고 불렀습니다. 주요한- 주요한). 이제 이러한 입자를 더 간략하게 파이온이라고 부릅니다. 파이온은 p 0 , p – , p + 의 형태로 존재합니다.

파이 중간자 놀이 중요한 역할 1.5~2fm 거리에서 핵자-핵자 상호작용이 발생합니다. 핵력의 중간자 이론의 본질은 다음과 같다. 멀리 떨어져 있는 두 개의 핵자 아르 자형£시간/2 중피 기음,모란을 교환하는 것이 그 이유다 핵 상호작용. 4가지 유형의 교환이 가능합니다.

피 « 피+ p 0 , (5)

N « N+ p 0 , (6)

피 « N+ 피 + , N « 피+ p – , (7)

여기서 핵자는 가상의 파이온 구름으로 둘러싸여 핵력의 장을 형성합니다. 다른 핵자가 중간자를 흡수하면 핵자 사이에 강한 상호 작용이 일어납니다.

1.5fm 미만의 거리에서 핵자는 핵자의 반발력을 결정하는 h(549MeV), r(770MeV), w(782MeV)와 같은 더 무거운 중간자를 교환합니다.