ПоәК 042-18-38-57/03-2014 №1 басылым 05. 09. 2014ж

-дәріс. Атом ядросының физикасы

жүктеу 3,08 Mb.

бет	12/23
Дата	22.05.2018
өлшемі	3,08 Mb.
	#15910

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 23

8-дәріс. Атом ядросының физикасы. Ядро өзара әсерлеуші протон-нейтрон бөлшектерінің жүйесі.Массалық сан. Ядроның электр заряды. Изотоптар мен изобаралар. Ядроның құрылуы. Масс-спектрометр. Массаның ақауы. Ядроның байланыс энергиясы. Ядролық күштер. Ядролардың орнықтылығы. Атом ядросының модельдері.

Атом ядросы және оны сипаттау

Ядро деп атомның барлық массасы және оның оң электрлік заряды шоғырланған атомның ортаңғы бөлігін айтады.

Металл фольга арқылы -бөлшектің өтуін зерттеген Резерфорд тәжіри-белерінде атом ядросының өлшемі шамамен 10 / 10 м болатынын байқаған. Ал атомның өзінің сызықтық өлшемі шамамен 10 м болады.

Атом ядросы элементар бөлшектерден – протоннан (р) және нейтроннан (n) тұрады, олар бір бөлшектің екі зарядттық күйі – нуклон деп есептеледі. Иротон абсолют шамасы бойынша электрон зарядына тең оң электр зарядына ие. Нейтронның электр заряды жоқ. Нуклондар массасы мынаған тең

m = 1,6726 * 10 кг 1836m_e
m = 1,6749*10 кг 1839m_e
Атом ядросындағы нуклондардың жалпы саны А-массалық сан деп аталады.

Ядроның заряды Ze шамасына тең, мұндағы е-электрон заряды, Z- ядродағы проондар санына тең ядроның зарядтық саны ( ол – элементтердің Периодттық жүйесіндегі химиялық элементтің реттік нөмірімен, яғни атомдық нөмірімен сәйкес келеді).

Атомдық нөмірі Z және массалық саны А химиялық элементтің ядросы Х былай белгіленеді:

Атом нейтрал болғандықтан, ядроның заряды атомдағы электрондар санын анықтайды.

Изотоптар деп Z атомдық нөмірі (заряды немесе протондар саны) бірдей, А массалық саны (яғни, нейтрондар саны N=A-Z) әр түрлі ядроларды айтады. Мысалы сутегінің изотоптары (Z=1): протий - (Z =1, N=0), дейтерий (Z=1,N=1),тритий (Z =1, N=2).

Изобаралар деп A массалық саны бірдей, Z атомдық нөмірі әр түрлі ядроларды айтады. Мысалы, (қорғасын), (висмут).

Изотондар деп N=A-Z нейтрондар саны бірдей ядроларды айтады. Мысалы, (көміртегі), (азот), (оттегі).

Атом ядросы терминімен қатар нуклид термині жиі қолданылады.

Табиғаттағы элементтердің ең ауыры уран изотопы, 92-ден жоғары атомдық нөмірі бар элементтерді трансурандық элементтер деп атайды. Олардың барлығы түрлі ядролық реакциялар нәтижесінде жасанды түрде алынған.
8.2. Массаның ақауы және ядроның байланыс энергиясы

Көптеген ядролар орнықты болғандықтан, нуклондар арасында

ядролық (күіиті) әсврлесу бар. Ядролық әсерлесу деғеніміз таңбасы бірдей
зарядталған протондардың тебілетініне карамастан, ядролардың
орныктылығын камтамасыз ететін тартылыс күші.

Ядролардың байланыс энергиясы Е_байл дегеніміз ядроны күраушы
нуклондарға кинетикалык энергия бермей-ак, ядроны нуклондарға
ажыратуға жасалатын жүмыска тең физикалык шама.

Энергияның сакталу заңынан ядро түзілген кезде, ядроны оны күраушы

нуклондарға ажыраткан кезде жүмсалатындай энерғия бөлінуі кажет.
Ядроның байланыс энергиясы ядродағы барлык нуклондар энергиялары мен олардың еркін күйдеғі энергиялары арасындағы айырымы болып табылады.

Атом ядросындағы нуклондардың байланыс энергиясы:

E=mc²=[Zm_p+(A-Z)m_n-m_я]с²=[Zm_H+(A-Z)m-M c²]
мұндағы т_р, т_п, т_я - сэйкесіншепротонның, нейтронның жэне ядроның массалары; т_н= т_р+т_п- сутегі атомының массасы; М_а-берілғен заттың атомдык массасы.

Байланыс энергиясына сәйкескелетін т массасы

Nm= =Zm_p+(A-Z)m_n-m_я
ядро массасының ақауы деп аталады. Барлык нуклондардың массасы
олардан ядро түзілғен кезде осы шамаға азаяды.

Меншікті байланыс энергиясы деп бір нуклонға келетін байланыс

энергиясын айтады:

Ол атомдық ядролар-дың орнықтылығын (мыктылығын) сипаттайды,
яғни _байл көп болған
сайын, ядро орнықты
болады.

Суретте меншікті

байланыс энергиясының массалық санға тәуелділігі келтірілген. Көбіне Периодтык кестенің ортаңғы бөлігіндегі ядролар (28 < < 138) орнықты болып келеді. Бұл ядроларда _6айл ~ 8,7 МэВ құрайды (салыстыру үшін, атомдағы валенттік электронның байланыс энергиясы шамамен 10 эВ, яғни миллион есе аз екенін көруге болады). Ауыр ядроларға карай откен сайын меншікті байланыс энерғиясы азая береді, ядродағы протондар саны арткан сайын олардың кулондык тебілу энергиясы да арта береді (мысалы, уран үшін ол 7,6 МэВ күрайды). Сондықтан нуклондар арасындағы байланыс күштіліғі азайып, ал ядроның орныктылығы да кемиді.

1) Ауыр ядроларды жеңілірек ядроларға бөлу; 2) жеңіл ядролардың бір бірімен ауырырак ядроға бірігуі энергетикалық тиімді. Екі проңесс кезінде де энергияның көп мөлшері болінеді; Бүл проңестер практикада жүзеге асырылған: ядроның бөліну реакңиялары жэне ядроның термоядролык синтез реакңиялары.

Ядролық күштердің қасиеттері

Ядролык күштер тартылыс күштері болып табылады;
Ядролық күштер қысқа қашықтықта ғана әсер етеді, шамамен

10^-15м арақашықтыкта әсері білінеді.

Ядролық күштерге зарядтардыц тәуелсіздік қасиеті тән: кез келген екі нуклонның арасындағы тартылыстың нуклондардың зарядтык күйіне (протондық немесе нейтрондық) тәуелсіздігі бірдей; ядролык күштердің табиғаты электрлік емес;
Ядролық күштерге қанығу қасиеті тән: ядродағы эрбір нуклон оған жакын нуклонның тек шектелген санымен эсерлеседі;
Ядролык күштер әсерлесетін нуклондар спинінің өзара бағытталуына тәуелді. Мысалы, протон мен нейтронның спиндері параллель бағытталған да ғана, олар дейтерий изотопының ядросы дейтронды түзеді.
Ядролык күштер ңентрлік емес, яғни әсерлесетін нуклондар ңентрін косатын сызык бойымен әсер етпейді.

жүктеу 3,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 23