Massaluku on protonien ja neutronien kokonaismäärä atomin ytimessä. Sitä merkitään A.

Tietystä atomiytimestä puhuttaessa käytetään yleensä termiä nuklidi, ja ydinhiukkasia, protoneja ja neutroneja kutsutaan yhteisesti nukleoneiksi.

atominumero.

Alkuaineen atomiluku on sama kuin sen atomin ytimessä olevien protonien lukumäärä. Se on merkitty symbolilla Z. Ympärysluku on suhteessa massalukuun seuraavalla suhteella:

missä N on neutronien lukumäärä atomin ytimessä.

Jokaiselle kemialliselle alkuaineelle on ominaista tietty atominumero. Toisin sanoen kahdella elementillä ei voi olla samaa atominumeroa. Atomiluku on yhtä suuri kuin tietyn alkuaineen atomiytimessä olevien protonien lukumäärä, vaan myös atomin ydintä ympäröivien elektronien lukumäärä. Tämä johtuu siitä, että atomi kokonaisuudessaan on sähköisesti neutraali hiukkanen. Siten atomin ytimessä olevien protonien lukumäärä on yhtä suuri kuin ydintä ympäröivien elektronien lukumäärä. Tämä väite ei koske ioneja, jotka ovat tietysti varautuneita hiukkasia.

Oxfordissa työskennellyt Henry Moseley sai ensimmäisen kokeellisen perustelun alkuaineiden atomimäärälle vuonna 1913. Hän pommitti kovametallikohteita katodisäteillä. (Vuonna 1909 Barkla ja Kayi olivat jo osoittaneet, että mikä tahansa kiinteä elementti, kun sitä pommitetaan nopealla katodisäteellä, lähettää tälle elementille ominaisia ​​röntgensäteitä.) Moseley analysoi tyypillisiä röntgensäteitä valokuvaustekniikalla. Hän havaitsi, että tunnusomaisen röntgensäteilyn aallonpituus kasvaa metallin atomipainon (massan) mukana ja osoitti, että tämän röntgensäteilyn taajuuden neliöjuuri on suoraan verrannollinen johonkin kokonaislukuun, jonka hän merkitsi symboli

Moseley havaitsi, että tämä luku osui suunnilleen puoleen atomimassan arvosta. Hän päätteli, että tämä luku - elementin atominumero - on sen atomien perusominaisuus. Se osoittautui yhtä suureksi kuin protonien lukumäärä tietyn alkuaineen atomissa. Siten Moseley yhdisti tunnusomaisen röntgensäteilyn taajuuden säteilevän elementin sarjanumeroon (Moseleyn laki). Tällä lailla oli suuri merkitys kemiallisten alkuaineiden jaksollisen lain hyväksymiselle ja alkuaineiden atomimäärän fyysisen merkityksen määrittämiselle.

Moseleyn tutkimus antoi hänelle mahdollisuuden ennustaa kolmen siihen mennessä puuttuvan alkuaineen olemassaolon jaksollisesta taulukosta atominumeroilla 43, 61 ja 75. Nämä alkuaineet löydettiin myöhemmin ja saivat nimet teknetium, prometium ja renium.

Moseley kuoli ensimmäisen maailmansodan taisteluissa.

Nuklidien symbolit.

Nuklidin massaluku on tapana ilmoittaa yläindeksinä ja atominumero alaindeksinä elementtimerkin vasemmalla puolella. Esimerkiksi merkintä tarkoittaa, että tämän hiilinuklidin (samoin kuin kaikkien muiden hiilinuklidien) atominumero on 6. Tämän tietyn nuklidin massaluku on 12. Toisen hiilinuklidin symboli vastaa symbolia Koska kaikki hiilinuklidit joiden atomiluku on 6, määritetty nuklidi kirjoitetaan usein yksinkertaisesti nimellä tai hiili-14.

Isotoopit.

Isotoopit ovat saman alkuaineen atomilajikkeita, joilla on erilaiset ominaisuudet. Ne eroavat toisistaan ​​​​ytimen neutronien lukumäärässä. Näin ollen saman alkuaineen isotoopeilla on sama atomiluku, mutta eri massaluvut. Taulukossa. 1.1 näyttää massaluvun A, atomiluvun Z ja neutronien lukumäärän N arvot kunkin kolmen hiili-isotoopin atomiytimessä.

Taulukko 1.1. Hiilen isotoopit

Alkuaineiden isotooppinen sisältö.

Useimmissa tapauksissa jokainen alkuaine on sekoitus erilaisia ​​isotooppeja. Kunkin isotoopin sisältöä tällaisessa seoksessa kutsutaan isotooppimääräksi. Esimerkiksi piitä löytyy luonnossa esiintyvistä yhdisteistä, joissa on seuraava luonnollinen isotooppinen määrä: . Huomaa, että alkuaineen isotooppien kokonaismäärän on oltava täsmälleen 100 %. Kunkin näiden isotooppien suhteellinen isotooppimäärä on 0,9228, 0,0467 ja 0,0305. Näiden lukujen summa on tasan 1.0000.

Atomimassayksikkö (a.m.u.).

Tällä hetkellä atomimassayksikön määrittämisessä käytetään standardina nuklidin massaa, jonka massa on 12.0000 amu. Siten atomimassayksikkö on yhtä kahdestoistaosa kyseisen nuklidin massasta. Atomimassayksikön todellinen arvo on kg. Kolmella atomin muodostavalla perushiukkasella on seuraavat massat:

protonimassa = 1,007277 amu

neutronin massa = 1,008665 amu

elektronin massa = 0,000 548 6 a. syödä.

Näitä arvoja käyttämällä voidaan laskea kunkin tietyn nuklidin isotooppimassa. Esimerkiksi nuklidin isotooppinen massa on 17 protonin, 18 neutronin ja 17 elektronin massojen summa:

Tarkat kokeelliset tiedot osoittavat kuitenkin, että isotooppimassan arvo on 34,968 85 a.u. e. m. Laskettujen ja kokeellisesti löydettyjen arvojen välinen ero on Sitä kutsutaan massavikaksi, massavian syy selitetään luvussa. 1.3.

Suhteellisten atomimassojen asteikolla isotooppiset massat esitetään niiden jakautumisena kahdestoistaosalla nuklidin massasta. Siten isotoopin suhteellinen isotooppimassa on

Huomaa, että suhteelliset isotooppimassat ilmaistaan ​​dimensiottomina yksiköinä.

Kemiallisen alkuaineen AT:n suhteellinen atomimassa on suhteellisten isotooppimassojen aritmeettinen keskiarvo isotooppipitoisuuden huomioon ottaen. Se lasketaan summaamalla kunkin isotoopin suhteellisen isotooppimassan ja sen suhteellisen runsauden tulot.

Laske kloorin suhteellinen atomimassa seuraavien tietojen avulla:

1846. Kuinka monta elektronia kiertää ytimen ympäri neutraalissa atomissa:
a) hiili b) hopea c) uraani?

1847. Mikä on happiatomien!gO, kalium JgK ja kupari ggCu ytimien varaus (alkuainevarauksissa e)? Etsi massa(a.m.u.:ssa) samojen alkuaineiden atomien ytimet.

1848. Minkä alkuaineen atomin ytimen massa on pienempi: magnesium 12 Mg vai vety jH? Kuinka monta kertaa?

1849. Mikä on typpiatomin ^N ytimen massaluku? Mikä on ytimen massa amu:na (kokonaislukuihin asti)?

1850. Mikä on typpiatomin ^N ytimen varausnumero? Mikä on ytimen varaus (alkuainevarauksissa e)?

1851. Määritä elektronien lukumäärä bromiatomissa 3°Br.Mikä on (alkuainevarauksissa e) kaikkien elektronien kokonaisvaraus?

1852. Kuinka monta nukleonia booriatomin ytimeen sisältyy!!? B? tina XgQB? polonium 2™Ro?

1853. Kuinka monta protonia ja neutronia atomin ydin sisältää:
a) helium IHe;
b) alumiini 13 A1;
c) fosfori 15 R?

1854. Neutraalille litiumatomille gLi määritä

1855. Määritä neutraalille fluoriatomillenukleonien, protonien, neutronien ja elektronien lukumäärä.

1856. Määritä neutraalin neonatomin sisältämien nukleonien, protonien, neutronien ja elektronien lukumäärä 20 NelOi'NC.

1857. Neutraalille sinkkiatomille ^Zn määritänukleonien, protonien, neutronien ja elektronien lukumäärä.

1858. Määritä protonien, neutronien, elektronien ja nukleonien lukumäärä neutraaleissa atomeissa: ^O; ^O; ^O? Mitenovatko nämä atomit erilaisia? Mitä yhteistä niillä on?

1859. Kirjoita muistiin radiumin 2ggRa luonnollisen radioaktiivisen hajoamisen reaktio, jossa a-hiukkanen vapautuu.Etsi tuloksena oleva kemiallinen alkuaine.

1860. Kirjoita muistiin lyijy-isotoopin 2^Pb C radioaktiivisen hajoamisen reaktio p-hiukkasen emission kanssa. Mikä aikamuuttaako tämä lyijyn isotoopin ytimen?

1861. Kirjoita muistiin plutoniumin radioaktiivisen hajoamisen reaktio, jonka seurauksena 2g®Pu muuttuu uraaniksi235 t 92 U *

1862. Kirjoita muistiin natriumin radioaktiivisen hajoamisen reaktio, jonka seurauksena 22 Na muuttuu magnesiumiksi.

1863. Etsi tuntemattomia alkuaineita seuraavista radioaktiivisista hajoamisreaktioista:
zX^2°!Pb+>;

1864. Kryptonatomin ^Kr ydin koki radioaktiivisen (3-hajoamisen) kuusi kertaa Mikä ydin oli tuloksena? Kirjoita reaktiot ylös.

1865. Ksenonatomin ^JXe ydin muuttuu ceriumatomin ^gCe stabiiliksi ytimeksi. Kuinka monta elektronia säteilee? Kirjoita nämä reaktiot muistiin.

1866. Miten elementin massaluku muuttuu, kun ydin lähettää y-kvantin? Muuttuvatko ytimen massa ja alkuaineen järjestysluku tässä tapauksessa?

Mikä on atomiytimen massaluku? Massaluku on numeerisesti yhtä suuri kuin ytimen neutronien ja protonien summa. Se on merkitty kirjaimella A. Käsite "massaluku" ilmestyi johtuen siitä, että ytimen massa johtuu ydinhiukkasten lukumäärästä. Miten ytimen massa ja hiukkasten lukumäärä liittyvät toisiinsa? Otetaan selvää.

Atomin rakenne

Mikä tahansa atomi koostuu ytimestä ja elektroneista. Paitsi vetyatomia, koska siinä on vain yksi elektroni. Ydin on positiivisesti varautunut. Negatiivista varausta kuljettavat elektronit. Jokaisen elektronin varaus on -1. Atomi kokonaisuudessaan on sähköisesti neutraali, eli siinä ei ole varausta. Tämä tarkoittaa, että negatiivisen varauksen sisältävien hiukkasten eli elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin ytimen positiivinen varaus. Esimerkiksi happiatomissa ydinvaraus on +8 ja elektroneja 8, kalsiumatomissa ydinvaraus on +20 ja elektroneja on 20.

Ytimen rakenne

Ydin koostuu kahden tyyppisistä hiukkasista - protoneista ja neutroneista. Protonit ovat positiivisesti varautuneita, neutroneilla ei ole varausta. Siten protonit antavat varauksen ytimeen. Jokaisen protonin varaus on +1. Eli kuinka monta protonia ytimessä on, tämä on koko ytimen varaus. Esimerkiksi hiiliytimessä on 6 protonia, ydinvaraus on +6.

Mendelejevin jaksollisessa elementtijärjestelmässä kaikki alkuaineet on järjestetty ytimen varausta täsmälleen kasvattavaan järjestykseen. Vedyn ydinvaraus on +1, se sijaitsee ensin; heliumilla on +2, se on taulukon toinen; litiumilla on +3, se on kolmas ja niin edelleen. Eli ytimen varaus vastaa taulukon alkuaineen järjestysnumeroa (atomi).

Yleensä mikä tahansa atomi on sähköisesti neutraali. Tämä tarkoittaa, että elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin ytimen varaus, eli protonien lukumäärä. Ja koska protonien lukumäärä määrittää alkuaineen atomiluvun, tiedämme tämän atomiluvun, joten tiedämme elektronien lukumäärän, protonien lukumäärän ja ytimen varauksen.

atomin massa

Atomin massa (M) määräytyy sen osien eli elektronien ja ytimen massasta. Elektronit ovat ytimeen verrattuna erittäin kevyitä, eivätkä ne vaikuta lähes lainkaan koko atomin massaan. Eli atomin massa määräytyy ytimen massan mukaan. Mikä on massaluku? Ytimen massa määräytyy sen koostumuksen muodostavien hiukkasten - protonien ja neutronien - lukumäärän mukaan. Siten massaluku on ytimen massa, ei ilmaistu massayksiköinä (grammoina), vaan hiukkasten lukumääränä. Tietenkin ytimien absoluuttinen massa (m) grammoina ilmaistuna tunnetaan. Mutta nämä ovat hyvin pieniä lukuja, jotka ilmaistaan ​​negatiivisina potenssiina. Esimerkiksi hiiliatomin massa m (C) \u003d 1,99 ∙ 10 -23 g. Tällaisten lukujen käyttö on hankalaa. Ja jos massan absoluuttisia arvoja ei tarvita, mutta sinun on vain verrattava alkuaineiden tai hiukkasten massoja, he käyttävät atomien suhteellisia massoja (A r), ilmaistuna amu. Atomin suhteellinen massa ilmoitetaan jaksollisessa taulukossa, esimerkiksi typellä on 14,007. Atomin suhteellinen massa pyöristettynä lähimpään kokonaislukuun on alkuaineen ytimen (A) massaluku. Massaluvut ovat sellaisia, että niitä on helppo käyttää - ne ovat aina kokonaislukuja: 1, 2, 3 ja niin edelleen. Esimerkiksi typellä on 14, hiilellä 12. Ne kirjoitetaan ylävasemmalla indeksillä, esimerkiksi 14 N tai 12 C.

Milloin sinun on tiedettävä massaluku?

Tietäen jaksollisen järjestelmän alkuaineen massaluvun (A) ja atomiluvun (Z), voidaan määrittää neutronien lukumäärä. Voit tehdä tämän vähentämällä protonit massaluvusta.

Kun tiedät massaluvun, voit laskea ytimen tai koko atomin massan. Koska ytimen massa määräytyy sen koostumuksen muodostavien hiukkasten massalla, se on yhtä suuri kuin näiden hiukkasten lukumäärän ja näiden hiukkasten massan tulo, eli neutronin massan tulo. ja massanumero. Neutronin massa on yhtä suuri kuin protonin massa, yleensä niitä kutsutaan nukleonin (ydinhiukkasen) massaksi.

Tarkastellaan esimerkiksi alumiiniatomin massaa. Kuten Mendelejevin elementtien jaksollisesta taulukosta voidaan nähdä, alumiinin suhteellinen atomimassa on 26,992. Pyöristämällä saadaan alumiiniytimen massaluku 27. Eli sen ydin koostuu 27 hiukkasesta. Yhden hiukkasen massa on vakioarvo, joka on 1,67 ∙ 10 -24 g. Silloin alumiiniytimen massa on: 27 ∙ 1,67 ∙ 10 -24 g = 4,5 ∙ 10 -23 g.

Mikä on alkuaineiden ytimien massaluku, joka sinun on tiedettävä radioaktiivisia hajoamisreaktioita tai ydinreaktioita laadittaessa. Esimerkiksi kun uraani 235 U vangitsee yhden neutronin 1 n, muodostuu barium 141 Ba ja krypton 92 Kr ytimiä sekä kolme vapaata neutronia 1 n. Tällaisia ​​reaktioita laadittaessa käytetään sääntöä: yhtälön oikealla ja vasemmalla puolella olevien massalukujen summa ei muutu. 235+1 = 92+141+3.

Kysymyksiä.

1. Mitä protoneja ja neutroneja kutsutaan yhdessä?

Protoneita ja neutroneja kutsutaan yhteisesti nukleoneiksi.

2. Mitä kutsutaan massaluvuksi ja millä kirjaimella se on merkitty?

Massaluku A on ytimessä olevien nukleonien lukumäärä.

3. Mitä voidaan sanoa atomin massan numeerisesta arvosta (amu) ja sen massaluvusta?

Massaluku on yhtä suuri kuin ytimen massa m ilmaistuna amuina, pyöristettynä kokonaislukuihin.

4. Mikä on nimi ja mikä kirjain ilmaisee protonien lukumäärän ytimessä?

Protonien lukumäärää ytimessä kutsutaan varausluvuksi Z.

5. Mitä voidaan sanoa minkä tahansa kemiallisen alkuaineen varausnumerosta, ytimen varauksesta (ilmaistuna sähkövarauksina) ja sarjanumerosta D. I. Mendelejevin taulukossa?

Varausnumero on yhtä suuri kuin ytimen varaus, joka ilmaistaan ​​perussähkövarauksina, ja sarjanumero D.I. Mendelejevin taulukossa.

6. Miten on yleisesti hyväksyttyä nimetä minkä tahansa kemiallisen alkuaineen ydin?

7. Mikä kirjain ilmaisee neutronien lukumäärän ytimessä?

Neutronien lukumäärää ytimessä merkitään N.

8. Mikä kaava liittyy massa-, varaus- ja neutronien lukumäärään ytimessä?

9. Miten ytimen protoni-neutronimallin näkökulmasta selitetään samanvaraisten ja eri massaisten ytimien olemassaolo?

Tämä johtuu siitä, että tällaiset ytimet sisältävät saman määrän protoneja, mutta eri määrän neutroneja, tällaisia ​​​​kemiallisten alkuaineiden lajikkeita kutsutaan isotoopeiksi.

Harjoitukset.

1. Kuinka monta nukleonia on 94Be berylliumatomin ytimessä? Kuinka monta protonia siinä on? neutronit?

2. Määritä kaliumatomille 39 19 K: a) varausluku; b) protonien lukumäärä; c) ydinvaraus (alkeissähkövarauksissa); d) elektronien lukumäärä; e) sarjanumero D. I. Mendelejevin taulukossa; f) ytimen massaluku; g) nukleonien lukumäärä; a) neutronien lukumäärä; i) ytimen massa (amu, kokonaislukujen tarkkuudella).

3. Määritä D. I. Mendelejevin taulukon avulla, minkä kemiallisen alkuaineen atomissa on: a) 3 protonia ytimessä; b) 9 elektronia.

4. α-hajoamisen aikana alkuydin, joka lähettää α-partikkelin 4 2 He, muuttuu toisen kemiallisen alkuaineen atomin ytimeksi. Esimerkiksi, Kuinka monta solua ja mihin suuntaan (Mendelejevin taulukon alkuun tai loppuun) muodostettu elementti on siirtynyt alkuperäiseen verrattuna? Kirjoita muistikirjaan alla annettu α-hajoamisen siirtosääntö uudelleen täyttäen aukot: yhden kemiallisen alkuaineen α-hajoamisen aikana muodostuu toinen alkuaine, joka sijaitsee D.I. Mendelejevin jaksollisessa taulukossa ... soluja lähempänä siihen kuin alkuperäinen.

Tuloksena oleva elementti siirretään kaksi solua taulukon alkuun.
Yhden kemiallisen alkuaineen α -hajoamisen myötä muodostuu toinen alkuaine, joka sijaitsee D.I. Mendelejevin taulukossa kaksi solua lähempänä sen alkua kuin alkuperäinen.

5. Alkuperäisen ytimen β-hajoamisen aikana yksi tähän ytimeen saapuvista neutroneista muuttuu protoniksi, elektroniksi 0 -1 e ja antineutriinoksi 0 0 v (hiukkas, joka kulkee helposti maapallon läpi ja mahdollisesti ei massaa). Elektroni ja antineutrino lentävät ulos ytimestä, kun taas protoni pysyy ytimessä ja lisää sen varausta yhdellä. Kirjoita esimerkiksi uudelleen alla annettu β-hajoamisen siirtosääntö täyttämällä aukot tarvittavilla sanoilla: yhden kemiallisen alkuaineen β-hajoamisen aikana muodostuu toinen alkuaine, joka sijaitsee D. I. Mendelejevin taulukossa .. . solu lähempänä ... taulukkoa kuin alkuperäinen.

Tuloksena oleva elementti siirretään yhden solun verran taulukon loppuun.
Yhden kemiallisen alkuaineen β -hajoamisessa muodostuu toinen alkuaine, joka sijaitsee D.I. Mendelejevin taulukossa yhden solun lähempänä sen päätä kuin alkuperäinen.

Atomiytimien tutkimus aloitettiin seuraavien kokeellisten tosiasioiden vahvistamisen jälkeen: 1) ranskalaisen tiedemiehen Henri Becquerelin vuonna 1896 tekemä luonnollinen radioaktiivisuus; 2) englantilaisen tiedemiehen Soddyn vuonna 1910 tekemä löytö kemiallisten alkuaineiden isotoopiasta; 3) atomin ydinmalli, jonka suuri englantilainen fyysikko Ernest Rutherford ehdotti vuonna 1911.

Radioaktiivisuutta tutkiva Rutherford päätyi vuonna 1908 siihen tulokseen, että radioaktiivisen hajoamisen aikana tapahtuu joidenkin kemiallisten alkuaineiden atomien muuttumista muiden alkuaineiden atomeiksi. Myöhemmin tutkiessaan useiden megaelektronivolttien energiaisten a-hiukkasten kulkemista ohuiden kultakalvojen läpi Rutherford löysi atomin ydinmallin, jonka jälkeen kävi selväksi, että radioaktiivisuuden aikana joidenkin alkuaineiden ytimet muuttuvat muiden alkuaineiden ytimet.

Isotoopian löytämisellä oli toinen rooli. Atomipainot, ts. kemiallisesti puhtaiden alkuaineiden atomimassat ilmaistaan ​​yleensä a.m.u. lukuja, jotka eivät ole kovin lähellä kokonaislukuja. Esimerkiksi boorin (B) atomipaino on 10,82; Ne - 20,183; Cl - 35,457; Fe -56,85 ;… . Isotopian keksimisen myötä vakiintui mielipide, että kemiallisesti puhdas alkuaine on sekoitus isotooppeja, jotka eroavat toisistaan ​​atomipainoltaan. Isotooppien atomipainot osoittautuivat lähempänä kokonaislukuja kuin alkuaineiden atomipainot, ja mitä lähempänä, sitä kevyempi isotooppi, ts. sitä pienempi sen atomipaino. Tämä johti tutkijat ajatukseen, että ydin koostuu hiukkasista, joiden atomipainot ovat lähellä yksikköä. Tämän ehdon täyttää hyvin vetyatomin ydin - protoni, jonka atomipaino on lähellä yksikköä (1,008). Lisäksi, koska protonin varaus on positiivinen, syntyi ajatus, että ytimen koostumuksessa on välttämättä oltava protoneja. Ytimen muiden aineosien tunnistaminen kesti kauan. Luonnollisen β-aktiivisuuden ilmiö näytti osoittavan, että ytimen koostumukseen sisältyi elektroneja. Siksi ehdotettiin ytimen protoni-elektronimallia. Protoni-elektroni-malli osoittautui kuitenkin kestämättömäksi. Tämän mallin mukaan parillisesta määrästä protoneista ja elektroneista koostuvan ytimen spinin on oltava kokonaisluku (protonin spinin, kuten elektronin spinin, on ½ ħ), ja käytännössä puolikokonaislukuja myös havaitaan. Malli ei selittänyt, miksi ytimen magneettinen momentti on 2000 kertaa pienempi kuin elektronin magneettinen momentti. Lopulta protoni-elektroni-malli osoittautui ristiriitaiseksi Heisenbergin periaatteen kanssa. Kun tiedät ytimen koon, on mahdollista arvioida ytimeen kuuluvan elektronin liikemäärän suuruus ja siten sen energian suuruus. Tällaisten arvioiden mukaan ytimessä olevan elektronin energia on noin 200 MeV. Kokeen mukaan yhden hiukkasen sitoutumisenergia ytimessä on 7 - 8 MeV. Lisäksi 200 MeV:n energia on monta kertaa suurempi kuin ytimen β-hajoamisen aikana emittoimien elektronien energia.

Tie ulos vaikeuksista löydettiin sen jälkeen, kun Rutherfordin yhteistyökumppani Chadwick löysi uuden alkuainehiukkasen, neutronin, vuonna 1932. Neutronin massa on suunnilleen yhtä suuri kuin protonin massa, hieman sitä suurempi, ja sähkövaraus on 0. Pian neutronin löytämisen jälkeen, vuonna 1934, Neuvostoliiton fyysikko D.D. Ivanenko esitti hypoteesin protonista. ytimen neutronirakenne. Tämän saman hypoteesin ehdotti itsenäisesti Heisenberg.

Tällä hetkellä ytimen protoni-neutronirakenne on yleisesti tunnustettu ja se on nykyaikaisten ytimeä ja kaikkea ydinfysiikkaa koskevien käsitysten taustalla.

Nykyajan tietojen mukaan protonilla (p) on positiivinen varaus, joka on yhtä suuri kuin elektrodin varaus qp= 1,6. 10 -19 C ja lepomassa m p= (1,0075957 ± 0,000001) amu = (1836,09±0,01) minä.

Neutron (n) - neutraali hiukkanen lepomassalla m n= (1,008982 ±0,000003)a.m.u. = (1838,63 ± 0,01) minä, jossa 1amu = 1,667. 10-27 kg - 1/12 C12-atomin massasta;

minä= 9,106. 10-31 kg – elektronin loppumassa.

Nykyfysiikassa uskotaan, että protoni ja neutroni ovat saman hiukkasen kaksi varaustilaa, joita kutsutaan ns. nukleoni(lat. ydin - ydin). Joten protoni on nukleonin protonitila, neutroni on nukleonin neutronitila. Nukleonien kokonaismäärää atomin ytimessä kutsutaan massanumero A.

Atomiytimelle on ominaista varaus Ze , missä Z on ytimen varausnumero, yhtä suuri kuin protonien lukumäärä ytimessä ja sama kuin kemiallisen alkuaineen sarjanumero Mendelejevin jaksollisessa elementtijärjestelmässä. Jaksollisen järjestelmän tällä hetkellä tunnetuilla 107 alkiolla on ydinvarausluvut välillä Z = 1 - Z = 107. Koska Z on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä ytimessä, ytimessä olevien neutronien lukumäärä on: N = A - Z. Ydinfysiikassa on tapana nimetä ydin samaksi symboliksi kuin neutraali atomi: , jossa X-symboli

kemiallinen alkuaine, Z- atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä), MUTTA- massaluku (nukleonien lukumäärä ytimessä).

Koska atomi on neutraali, ytimen varaus määrittää elektronien lukumäärän atomissa. Elektronien lukumäärä määrää niiden jakautumisen atomin tiloihin, mikä puolestaan ​​määrää atomin kemialliset ominaisuudet. Näin ollen ytimen varaus määrittää tietyn kemiallisen alkuaineen ominaispiirteet, eli määrittää elektronien lukumäärän atomissa, niiden elektronikuorten konfiguraation, atominsisäisen sähkökentän suuruuden ja luonteen.

Ytimet, joilla on sama Z, mutta erilaiset MUTTA(eli eri neutronimäärillä) kutsutaan isotoopeiksi ja ytimiä, joilla on sama MUTTA, mutta eri Z-isobaarit. Esimerkiksi vety ( Z= 1) sisältää kolme isotooppia; - protium ( Z =1, N= 0) ; - deuterium, ( Z =1, N= 1); - tritium ( Z =1, N= 2). Suurimmassa osassa tapauksia saman alkuaineen isotoopeilla on samat kemialliset ja lähes identtiset fysikaaliset ominaisuudet (poikkeuksena ovat vetyisotoopit), jotka määräytyvät pääasiassa elektronikuoren rakenteen perusteella, joka on sama kaikki tämän alkuaineen isotoopit.

Seuraavat ytimet voivat toimia esimerkkinä isobar-ytimistä: , , . Tällä hetkellä tunnetaan yli 2500 ydintä, jotka eroavat toisistaan Z, tai A, tai molemmat.

Rutherford osoitti, että atomiytimien mitat ovat noin 10-14-10-15 m (vertailun vuoksi atomin lineaariset mitat ovat noin 10-10 m). Ytimen säde - annettu empiirisellä kaavalla R = R 0 A 1/3 missä R0= (1,3 ÷ 1,7) 10 -15 m. Tätä käsitettä käytettäessä on kuitenkin oltava varovainen sen epäselvyyden vuoksi, esimerkiksi ydinrajan hämärtymisen vuoksi. Ytimen tilavuus on verrannollinen ytimessä olevien nukleonien lukumäärään. Näin ollen ydinaineen tiheys on suunnilleen sama kaikille ytimille: ρ » 10 17 kg/m 3 .