Základom každej vedy je niečo malé a dôležité. V biológii je to bunka, v lingvistike je to písmeno a zvuk, v inžinierstve je to ozubené koliesko, v stavebníctve je to zrnko piesku a pre chémiu a fyziku je najdôležitejší atóm, jeho štruktúra.

Tento článok je určený pre osoby staršie ako 18 rokov.

Už máš viac ako 18?

Atóm je tá najmenšia častica všetkého, čo nás obklopuje, ktorá nesie všetky potrebné informácie, častica, ktorá určuje vlastnosti a náboje. Vedci si dlho mysleli, že je nedeliteľný, jeden, no dlhé hodiny, dni, mesiace a roky sa robili štúdie, štúdie a experimenty, ktoré dokázali, že aj atóm má svoju štruktúru. Inými slovami, táto mikroskopická guľa sa skladá z ešte menších komponentov, ktoré ovplyvňujú veľkosť jej jadra, vlastnosti a náboj. Štruktúra týchto častíc je nasledovná:

• elektróny;
• jadro atómu.

Tie možno rozdeliť aj na veľmi elementárne časti, ktoré sa vo vede nazývajú protóny a neuróny, ktorých je v každom prípade jasný počet.

Počet protónov, ktoré sú v jadre, udáva štruktúru obalu, ktorý pozostáva z elektrónov. Táto škrupina zase obsahuje všetky potrebné vlastnosti konkrétneho materiálu, látky alebo predmetu. Výpočet súčtu protónov je veľmi jednoduchý – stačí poznať poradové číslo najmenšej časti látky (atómu) v známej periodickej tabuľke. Táto hodnota sa nazýva aj atómové číslo a označuje sa latinským písmenom „Z“. Je dôležité si uvedomiť, že protóny majú kladný náboj a pri písaní je táto hodnota definovaná ako +1.

Neuróny sú druhou zložkou jadra atómu. Ide o elementárnu subatomárnu časticu, ktorá na rozdiel od elektrónov alebo protónov nenesie žiadny náboj. Neuróny objavil v roku 1932 J. Chadwick, za čo dostal o 3 roky neskôr Nobelovu cenu. V učebniciach a vedeckých prácach sa označujú ako latinský znak „n“.

Treťou zložkou atómu je elektrón, ktorý sa monotónne pohybuje okolo jadra a vytvára tak oblak. Práve táto častica je najľahšia zo všetkých známych modernej vede, čo znamená, že aj jej náboj je najmenší.Elektrón je označený písmenom od -1.

Je to kombinácia kladných a záporných častíc v štruktúre, ktorá robí z atómu nenabitú alebo neutrálne nabitú časticu. Jadro je v porovnaní s celkovou veľkosťou celého atómu veľmi malé, no práve v ňom je sústredená všetka hmotnosť, čo svedčí o jeho vysokej hustote.

Ako určiť náboj jadra atómu?

Aby ste určili náboj jadra atómu, musíte byť dobre oboznámení so štruktúrou, štruktúrou samotného atómu a jeho jadra, rozumieť základným zákonom fyziky a chémie a tiež byť vyzbrojení periodickou tabuľkou Mendelejeva. určiť atómové číslo chemického prvku.

1. Poznatok, že mikroskopická častica akejkoľvek látky má vo svojej štruktúre jadro a elektróny, ktoré okolo nej vytvárajú obal v podobe oblaku. Jadro zase zahŕňa dva typy elementárnych nedeliteľných častíc: protóny a neuróny, z ktorých každý má svoje vlastnosti a charakteristiky. Neuróny nemajú vo svojom arzenáli elektronický náboj. To znamená, že ich náboj nie je ani rovnaký, ani väčší alebo menší ako nula. Protóny, na rozdiel od svojich náprotivkov, nesú kladný náboj. Inými slovami, ich elektrický náboj možno označiť ako +1.
2. Elektróny, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou každého atómu, tiež nesú určitý druh elektrického náboja. Sú to negatívne nabité elementárne častice a písomne ​​sú definované ako -1.
3. Na výpočet náboja atómu potrebujete znalosti o jeho štruktúre (práve sme si zapamätali potrebné informácie), počte elementárnych častíc v zložení. A aby ste zistili súčet náboja atómu, musíte matematicky pripočítať počet niektorých častíc (protónov) k iným (elektrónom). Zvyčajne charakteristika atómu hovorí, že je elektrónovo neutrálny. Inými slovami, hodnota elektrónov sa rovná počtu protónov. Výsledkom je, že hodnota náboja takéhoto atómu sa rovná nule.
4. Dôležitá nuansa: existujú situácie, keď počet kladne a záporne nabitých elementárnych častíc v jadre nemusí byť rovnaký. To naznačuje, že atóm sa stáva iónom s kladným alebo záporným nábojom.

Označenie jadra atómu vo vedeckej oblasti vyzerá ako Ze. Rozlúštiť to je celkom jednoduché: Z je číslo priradené prvku v známej periodickej tabuľke, nazýva sa to aj poradové alebo účtovné číslo. A označuje počet protónov v jadre atómu a e je len náboj protónu.

V modernej vede existujú jadrá s rôznymi hodnotami náboja: od 1 do 118.

Ďalším dôležitým pojmom, ktorý musia mladí chemici poznať, je hmotnostné číslo. Tento pojem označuje celkové množstvo náboja nukleónov (to sú úplne najmenšie zložky jadra atómu chemického prvku). A toto číslo nájdete, ak použijete vzorec: A = Z + N kde A je požadované hmotnostné číslo, Z je počet protónov a N je počet neutrónov v jadre.

Aký je jadrový náboj atómu brómu?

Aby sme v praxi ukázali, ako nájsť náboj atómu potrebného prvku (v našom prípade brómu), stojí za to odkázať na periodickú tabuľku chemických prvkov a nájsť tam bróm. Jeho atómové číslo je 35. To znamená, že náboj jeho jadra je tiež 35, pretože závisí od počtu protónov v jadre. A počet protónov je označený číslom, pod ktorým stojí chemický prvok vo veľkom diele Mendelejeva.

Tu je niekoľko ďalších príkladov, ktoré mladým chemikom uľahčia výpočet potrebných údajov v budúcnosti:

• náboj jadra atómu sodíka (na) je 11, keďže práve pod týmto číslom ho možno nájsť v tabuľke chemických prvkov.
• náboj jadra fosforu (ktorého symbolické označenie je P) má hodnotu 15, pretože toľko protónov je v jeho jadre;
• síra (s grafickým označením S) je susedom v tabuľke predchádzajúceho prvku, preto jej jadrový náboj je 16;
• železo (a môžeme ho nájsť v označení Fe) je na čísle 26, čo znamená rovnaký počet protónov v jeho jadre, a teda aj náboj atómu;
• uhlík (aka C) je pod 6. číslom periodickej tabuľky, čo označuje informácie, ktoré potrebujeme;
• horčík má atómové číslo 12 av medzinárodnej symbolike je známy ako Mg;
• chlór v periodickej tabuľke, kde je zapísaný ako Cl, je číslo 17, takže jeho atómové číslo (konkrétne ho potrebujeme) je rovnaké - 17;
• vápnik (Ca), ktorý je tak užitočný pre mladé organizmy, sa nachádza na čísle 20;
• náboj jadra atómu dusíka (s písaným označením N) je 7, v tomto poradí je uvedený v periodickej tabuľke;
• bárium stojí na čísle 56, čo sa rovná jeho atómovej hmotnosti;
• chemický prvok selén (Se) má vo svojom jadre 34 protónov a to ukazuje, že to bude náboj jadra jeho atómu;
• striebro (alebo písané Ag) má poradové číslo a atómovú hmotnosť 47;
• ak potrebujete zistiť náboj jadra atómu lítia (Li), potom sa musíte obrátiť na začiatok veľkej práce Mendeleeva, kde je na čísle 3;
• Aurum alebo naše obľúbené zlato (Au) má atómovú hmotnosť 79;
• pre argón je táto hodnota 18;
• rubídium má atómovú hmotnosť 37, zatiaľ čo stroncium má atómovú hmotnosť 38.

Vypisovať všetky zložky Mendelejevovej periodickej tabuľky je možné veľmi dlho, pretože ich (týchto zložiek) je veľmi veľa. Hlavná vec je, že podstata tohto javu je jasná, a ak potrebujete vypočítať atómové číslo draslíka, kyslíka, kremíka, zinku, hliníka, vodíka, berýlia, bóru, fluóru, medi, fluóru, arzénu, ortuti, neónu , mangán, titán, potom si stačí pozrieť tabuľku chemických prvkov a zistiť sériové číslo konkrétnej látky.

Atóm je najmenšia častica chemického prvku, ktorá si zachováva všetky svoje chemické vlastnosti. Atóm pozostáva z kladne nabitého jadra a záporne nabitých elektrónov. Náboj jadra ľubovoľného chemického prvku sa rovná súčinu Z a e, kde Z je poradové číslo tohto prvku v periodickej sústave chemických prvkov, e je hodnota elementárneho elektrického náboja.

Electron- je to najmenšia častica látky so záporným elektrickým nábojom e=1,6·10 -19 coulombov, braná ako elementárny elektrický náboj. Elektróny, rotujúce okolo jadra, sú umiestnené na elektrónových obaloch K, L, M atď. K je obal najbližšie k jadru. Veľkosť atómu je určená veľkosťou jeho elektrónového obalu. Atóm môže stratiť elektróny a stať sa pozitívnym iónom alebo získať elektróny a stať sa negatívnym iónom. Náboj iónu určuje počet stratených alebo získaných elektrónov. Proces premeny neutrálneho atómu na nabitý ión sa nazýva ionizácia.

atómové jadro(centrálna časť atómu) pozostáva z elementárnych jadrových častíc - protónov a neutrónov. Polomer jadra je asi stotisíckrát menší ako polomer atómu. Hustota atómového jadra je extrémne vysoká. Protóny- Sú to stabilné elementárne častice s jednotkovým kladným elektrickým nábojom a hmotnosťou 1836-krát väčšou ako hmotnosť elektrónu. Protón je jadrom najľahšieho prvku, vodíka. Počet protónov v jadre je Z. Neutrón je neutrálna (bez elektrického náboja) elementárna častica s hmotnosťou veľmi blízkou hmotnosti protónu. Keďže hmotnosť jadra je súčtom hmotnosti protónov a neutrónov, počet neutrónov v jadre atómu je A - Z, kde A je hmotnostné číslo daného izotopu (pozri). Protón a neutrón, ktoré tvoria jadro, sa nazývajú nukleóny. V jadre sú nukleóny viazané špeciálnymi jadrovými silami.

Atómové jadro má obrovskú zásobu energie, ktorá sa uvoľňuje pri jadrových reakciách. Jadrové reakcie sa vyskytujú, keď atómové jadrá interagujú s elementárnymi časticami alebo s jadrami iných prvkov. V dôsledku jadrových reakcií vznikajú nové jadrá. Napríklad neutrón sa môže premeniť na protón. V tomto prípade je beta častica, teda elektrón, vyvrhnutá z jadra.

Prechod v jadre protónu na neutrón sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi: buď častica s hmotnosťou rovnajúcou sa hmotnosti elektrónu, ale s kladným nábojom, nazývaná pozitrón (pozitrónový rozpad), je emitovaná z jadro, alebo jadro zachytí jeden z elektrónov z najbližšieho K-obalu (K -zachytenie).

Niekedy má vytvorené jadro prebytok energie (je v excitovanom stave) a pri prechode do normálneho stavu uvoľňuje prebytočnú energiu vo forme elektromagnetického žiarenia s veľmi krátkou vlnovou dĺžkou -. Energia uvoľnená pri jadrových reakciách sa prakticky využíva v rôznych priemyselných odvetviach.

Atóm (grécky atomos – nedeliteľný) je najmenšia častica chemického prvku, ktorá má svoje chemické vlastnosti. Každý prvok sa skladá z určitých typov atómov. Štruktúra atómu zahŕňa jadro nesúce kladný elektrický náboj a záporne nabité elektróny (pozri), ktoré tvoria jeho elektronické obaly. Hodnota elektrického náboja jadra sa rovná Z-e, kde e je elementárny elektrický náboj, ktorý sa svojou veľkosťou rovná náboju elektrónu (4,8 10 -10 e.-st. jednotiek) a Z je atómové číslo. tohto prvku v periodickom systéme chemických prvkov (pozri .). Keďže neionizovaný atóm je neutrálny, počet elektrónov v ňom obsiahnutých sa tiež rovná Z. Zloženie jadra (pozri. Atómové jadro) zahŕňa nukleóny, elementárne častice s hmotnosťou približne 1840-krát väčšou ako hmotnosť atómu elektrón (rovnajúci sa 9,1 10 - 28 g), protóny (pozri), kladne nabité a neutróny bez náboja (pozri). Počet nukleónov v jadre sa nazýva hmotnostné číslo a označuje sa písmenom A. Počet protónov v jadre, rovný Z, určuje počet elektrónov vstupujúcich do atómu, štruktúru elektrónových obalov a chemickú látku. vlastnosti atómu. Počet neutrónov v jadre je A-Z. Izotopy sa nazývajú odrody toho istého prvku, ktorých atómy sa navzájom líšia hmotnostným číslom A, ale majú rovnaké Z. V jadrách atómov rôznych izotopov jedného prvku je teda rôzny počet neutrónov s tzv. rovnaký počet protónov. Pri označovaní izotopov je hmotnostné číslo A napísané v hornej časti symbolu prvku a atómové číslo v dolnej časti; napríklad izotopy kyslíka sú označené:

Rozmery atómu sú určené rozmermi elektrónových obalov a pre všetky Z sú asi 10 -8 cm Keďže hmotnosť všetkých elektrónov atómu je niekoľko tisíckrát menšia ako hmotnosť jadra, hmotnosť atóm je úmerný hmotnostnému číslu. Relatívna hmotnosť atómu daného izotopu sa určuje vo vzťahu k hmotnosti atómu izotopu uhlíka C 12, berie sa ako 12 jednotiek a nazýva sa izotopová hmotnosť. Ukázalo sa, že je blízko k hmotnostnému číslu zodpovedajúceho izotopu. Relatívna hmotnosť atómu chemického prvku je priemerná (pri zohľadnení relatívneho množstva izotopov daného prvku) hodnota izotopovej hmotnosti a nazýva sa atómová hmotnosť (hmotnosť).

Atóm je mikroskopický systém a jeho štruktúru a vlastnosti je možné vysvetliť len pomocou kvantovej teórie, ktorá vznikla najmä v 20. rokoch 20. storočia a ktorej cieľom je popísať javy v atómovom meradle. Experimenty ukázali, že mikročastice – elektróny, protóny, atómy atď. – majú okrem korpuskulárnych aj vlnové vlastnosti, ktoré sa prejavujú difrakciou a interferenciou. V kvantovej teórii sa na popis stavu mikroobjektov používa určité vlnové pole charakterizované vlnovou funkciou (Ψ-funkcia). Táto funkcia určuje pravdepodobnosti možných stavov mikroobjektu, t.j. charakterizuje potenciálne možnosti prejavu jednej alebo druhej z jeho vlastností. Zákon variácie funkcie Ψ v priestore a čase (Schrödingerova rovnica), ktorý umožňuje túto funkciu nájsť, zohráva v kvantovej teórii rovnakú úlohu ako Newtonove pohybové zákony v klasickej mechanike. Riešenie Schrödingerovej rovnice v mnohých prípadoch vedie k diskrétnym možným stavom systému. Takže napríklad v prípade atómu sa získa séria vlnových funkcií pre elektróny, ktoré zodpovedajú rôznym (kvantovaným) energetickým hodnotám. Systém energetických hladín atómu, vypočítaný metódami kvantovej teórie, získal vynikajúce potvrdenie v spektroskopii. Prechod atómu zo základného stavu zodpovedajúceho najnižšej energetickej hladine E 0 do niektorého z excitovaných stavov E i nastáva, keď je absorbovaná určitá časť energie E i - E 0 . Excitovaný atóm prechádza do menej excitovaného alebo základného stavu, zvyčajne s emisiou fotónu. V tomto prípade sa energia fotónu hv rovná rozdielu medzi energiami atómu v dvoch stavoch: hv= E i - E k kde h je Planckova konštanta (6,62·10 -27 erg·sec), v je frekvencia svetla.

Okrem atómových spektier umožnila kvantová teória vysvetliť aj ďalšie vlastnosti atómov. Vysvetlila sa najmä valencia, podstata chemickej väzby a štruktúra molekúl, vznikla teória periodickej sústavy prvkov.

E. Rutherford pri skúmaní prechodu α-častice cez tenkú zlatú fóliu (pozri časť 6.2) dospel k záveru, že atóm pozostáva z ťažkého kladne nabitého jadra a elektrónov, ktoré ho obklopujú.

jadro nazývaný stred atómu,v ktorom je sústredená takmer všetka hmotnosť atómu a jeho kladný náboj.

AT zloženie atómového jadra zahŕňa elementárne častice : protóny a neutróny (nukleóny z latinského slova jadro- jadro). Takýto protón-neutrónový model jadra navrhol sovietsky fyzik v roku 1932 D.D. Ivanenko. Protón má kladný náboj e + = 1,06 10 -19 C a pokojovú hmotnosť m p\u003d 1,673 10 -27 kg \u003d 1836 ja. Neutrón ( n) je neutrálna častica s pokojovou hmotnosťou m n= 1,675 10 -27 kg = 1839 ja(kde hmotnosť elektrónu ja, sa rovná 0,91 10 -31 kg). Na obr. 9.1 ukazuje štruktúru atómu hélia podľa predstáv z konca XX - začiatku XXI storočia.

Jadrový náboj rovná sa Ze, kde e je náboj protónu, Z- číslo poplatku rovná sériové číslo chemický prvok v Mendelejevovej periodickej sústave prvkov, t.j. počet protónov v jadre. Označuje sa počet neutrónov v jadre N. Zvyčajne Z > N.

Jadrá s Z= 1 až Z = 107 – 118.

Počet nukleónov v jadre A = Z + N volal hromadné číslo . jadrá s tým istým Z, ale inak ALE volal izotopy. Jadrá, ktoré zároveň A mať rôzne Z, sa volajú izobary.

Jadro je označené rovnakým symbolom ako neutrálny atóm, kde X je symbol pre chemický prvok. Napríklad: vodík Z= 1 má tri izotopy: – protium ( Z = 1, N= 0), je deutérium ( Z = 1, N= 1), – trícium ( Z = 1, N= 2), cín má 10 izotopov atď. Prevažná väčšina izotopov toho istého chemického prvku má rovnaké chemické a podobné fyzikálne vlastnosti. Celkovo je známych asi 300 stabilných izotopov a viac ako 2000 prírodných a umelo získaných. rádioaktívne izotopy.

Veľkosť jadra je charakterizovaná polomerom jadra, ktorý má podmienený význam v dôsledku rozmazania hranice jadra. Dokonca aj E. Rutherford pri analýze svojich experimentov ukázal, že veľkosť jadra je približne 10–15 m (veľkosť atómu je 10–10 m). Existuje empirický vzorec na výpočet polomeru jadra:

,

(9.1.1)

kde R 0 = (1,3 - 1,7) 10 -15 m. Z toho je vidieť, že objem jadra je úmerný počtu nukleónov.

Hustota jadrovej látky je rádovo 10 17 kg/m 3 a je konštantná pre všetky jadrá. Vysoko prevyšuje hustotu najhustejších bežných látok.

Protóny a neutróny sú fermióny, pretože mať spin ħ /2.

Jadro atómu má vlastný uhlový moment – jadrový spin :

,

(9.1.2)

kde ja – interné(kompletný)spinové kvantové číslo.

číslo ja akceptuje celočíselné alebo polovičné hodnoty 0, 1/2, 1, 3/2, 2 atď. Jadrá s dokonca ALE mať rotácia celého čísla(v jednotkách ħ ) a riadiť sa štatistikami Bose–Einstein(bozóny). Jadrá s zvláštny ALE mať polovičné celé číslo(v jednotkách ħ ) a riadiť sa štatistikami Fermi–Dirac(tie. jadrá sú fermióny).

Jadrové častice majú svoje vlastné magnetické momenty, ktoré určujú magnetický moment jadra ako celku. Jednotkou na meranie magnetických momentov jadier je jadrový magnetón μ jed:

.

(9.1.3)

Tu e je absolútna hodnota náboja elektrónu, m p je hmotnosť protónu.

Jadrový magnetón v m p/ja= 1836,5-krát menší ako Bohr magnetón, z toho teda vyplýva, že magnetické vlastnosti atómov sú určené magnetickými vlastnosťami jeho elektrónov .

Existuje vzťah medzi rotáciou jadra a jeho magnetickým momentom:

,

(9.1.4)

kde γ jed - jadrový gyromagnetický pomer.

Neutrón má negatívny magnetický moment μ n≈ – 1,913μ jed, pretože smer spinu neutrónu a jeho magnetický moment sú opačné. Magnetický moment protónu je kladný a rovný μ R≈ 2,793μ jed. Jeho smer sa zhoduje so smerom rotácie protónov.

Rozloženie elektrického náboja protónov v jadre je vo všeobecnosti asymetrické. Miera odchýlky tohto rozdelenia od sféricky symetrického je štvorpólový elektrický moment jadra Q. Ak sa predpokladá, že hustota náboja je všade rovnaká Q určený iba tvarom jadra. Takže pre elipsoid revolúcie

,

(9.1.5)

kde b je poloos elipsoidu pozdĺž smeru rotácie, a- os v kolmom smere. Pre jadro natiahnuté v smere rotácie, b > a a Q> 0. Pre jadro sploštené v tomto smere, b < a a Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a a Q= 0. Toto platí pre jadrá so spinom rovným 0 resp ħ /2.

Ak chcete zobraziť ukážky, kliknite na príslušný hypertextový odkaz:

Jadrový náboj () určuje umiestnenie chemického prvku v tabuľke D.I. Mendelejev. Číslo Z je počet protónov v jadre. Cl je náboj protónu, ktorý sa svojou veľkosťou rovná náboju elektrónu.

Ešte raz zdôrazňujeme, že jadrový náboj určuje počet kladných elementárnych nábojov nesených protónmi. A keďže atóm je vo všeobecnosti neutrálny systém, náboj jadra určuje aj počet elektrónov v atóme. A pamätáme si, že elektrón má záporný elementárny náboj. Elektróny v atóme sú rozmiestnené po energetických obaloch a podobaloch v závislosti od ich počtu, preto má náboj jadra významný vplyv na rozloženie elektrónov v ich stavoch. Chemické vlastnosti atómu závisia od počtu elektrónov na poslednej energetickej úrovni. Ukazuje sa, že náboj jadra určuje chemické vlastnosti látky.

Teraz je obvyklé označovať rôzne chemické prvky takto: , kde X je symbol chemického prvku v periodickej tabuľke, ktorý zodpovedá náboju.

Prvky, ktoré majú rovnaké Z, ale rôznu atómovú hmotnosť (A) (čo znamená, že jadro má rovnaký počet protónov, ale iný počet neutrónov), sa nazývajú izotopy. Takže vodík má dva izotopy: 11H-vodík; 21H-deutérium; 31H-trícium

Existujú stabilné a nestabilné izotopy.

Jadrá s rovnakou hmotnosťou, ale rôznym nábojom sa nazývajú izobary. Izobary sa nachádzajú hlavne medzi ťažkými jadrami a v pároch alebo trojiciach. Napríklad a .

Prvé nepriame meranie jadrového náboja urobil Moseley v roku 1913. Stanovil vzťah medzi frekvenciou charakteristického röntgenového žiarenia () a jadrovým nábojom (Z):

kde C a B sú konštanty nezávislé od prvku pre sériu uvažovaného žiarenia.

Náboj jadra priamo určil Chadwick v roku 1920 pri štúdiu rozptylu jadier atómu hélia na kovových filmoch.

Zloženie jadra

Jadro atómu vodíka sa nazýva protón. Hmotnosť protónu je:

Jadro sa skladá z protónov a neutrónov (súhrnne nazývaných nukleóny). Neutrón bol objavený v roku 1932. Hmotnosť neutrónu je veľmi blízka hmotnosti protónu. Neutrón nemá elektrický náboj.

Súčet počtu protónov (Z) a počtu neutrónov (N) v jadre sa nazýva hmotnostné číslo A:

Keďže hmotnosti neutrónu a protónu sú veľmi blízke, každá z nich sa rovná takmer jednotke atómovej hmotnosti. Hmotnosť elektrónov v atóme je oveľa menšia ako hmotnosť jadra, takže sa predpokladá, že hmotnostné číslo jadra sa približne rovná relatívnej atómovej hmotnosti prvku, ak je zaokrúhlené na najbližšie celé číslo.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie

Jadrá sú veľmi stabilné systémy, preto musia byť protóny a neutróny udržiavané vo vnútri jadra nejakou silou. Čo môžete povedať o týchto silách?

rozhodnutie

Okamžite možno poznamenať, že sily, ktoré viažu nukleóny, nepatria medzi gravitačné, ktoré sú príliš slabé. Stabilita jadra sa nedá vysvetliť prítomnosťou elektromagnetických síl, keďže medzi protónmi, ako časticami nesúcimi náboje rovnakého znamienka, môže dochádzať len k elektrickému odpudzovaniu. Neutróny sú elektricky neutrálne častice. Medzi nukleónmi pôsobí zvláštny druh sily, ktoré sa nazývajú jadrové sily. Tieto sily sú takmer 100-krát silnejšie ako elektrické sily. Jadrové sily sú najsilnejšie zo všetkých známych síl v prírode. Interakcia častíc v jadre sa nazýva silná. Ďalšou črtou jadrových síl je, že majú krátky dosah. Jadrové sily sa prejavia až vo vzdialenosti rádovo cm, teda vo vzdialenosti veľkosti jadra.

PRÍKLAD 2

Cvičenie

Aká je minimálna vzdialenosť, na ktorú sa jadro atómu hélia s kinetickou energiou rovnajúcou sa čelnej zrážke môže priblížiť k nehybnému jadru atómu olova?

rozhodnutie

Urobme si kresbu. Uvažujme o pohybe jadra atómu hélia ( - častíc) v elektrostatickom poli, ktoré vytvára nehybné jadro atómu olova. - častica sa pohybuje smerom k jadru atómu olova rýchlosťou klesajúcou k nule, keďže medzi rovnako nabitými časticami pôsobia odpudivé sily. Kinetická energia, ktorú má častica, sa zmení na potenciálnu energiu interakcie - častice a poľa (), ktoré vytvára jadro atómu olova: Potenciálnu energiu častice v elektrostatickom poli vyjadrujeme takto: kde je náboj jadra atómu hélia; - intenzita elektrostatického poľa, ktoré vytvára jadro atómu olova. Z (2.1) - (2.3) dostaneme: