а дорівнює
,
а маса протона
.
Нейтрони і протони, що становлять ядро, називаються нуклонами. Між нуклонами в ядрі діють сили, які утримують з на малій відстані один від одного - ядерні сили. Ядерне взаємодія набагато сильніше кулонівського та гравітаційного взаємодій. Ядерні сили - короткодіючі, це означає, що вони діють тільки на малих відстанях порядку розмірів ядра, тобто на. Загальне число нуклонів в ядрі дорівнює числу цілих одиниць атомної маси елемента і називається масовим числом А. Число протонів в ядрі позначається буквою і називається зарядовим числом. Очевидно, що число нейтронів в?? Дере одно. Елемент прийнято позначати, де - символ хімічного елемента.
Ядра одного і того ж хімічного елемента, що містять однакове число протонів, але різне число нейтронів, називаються ізотопами. Наприклад, водень має три ізотопи:,,. Якщо підрахувати сумарну масу частинок, що складають ядро, і порівняти її з масою ядра, то виявляється, що перша більше другий. Різниця цих мас
називається дефектом маси. З формули Ейнштейна, що зв'язує масу і енергію
,
визначимо енергію, необхідну для того, щоб розділити ядро ??на складові його частки - енергію зв'язку:
.
На рис. 22.2 представлений графік залежності питомої енергії зв'язку (енергії зв'язку на один нуклон) від масового числа А. Видно, що найбільш стабільними є ядра з А=56. Аналіз графіка залежності від А показує, що можливе виділення енергії при синтезі (з'єднанні) легких ядер або при діленні важких. Перша реакція називається реакцією термоядерного синтезу, так як для того, щоб ядра наблизилися один до одного на відстань менше і подолали сили кулонівського відштовхування, вони повинні мати дуже велику енергію. Енергія, що виділяється при термоядерної реакції з'єднання дейтерію з тритієм, становить 3,5. Ця реакція має вигляд
. (22.8)
Найбільш поширеною реакцією поділу є поділ ядер урану. Запишемо типову реакцію поділу:
. (22.9)
Ядро урану спочатку поглинає нейтрон, утворюючи проміжне ядро, існуюче, потім ядро ??розпадається на два осколки. Реакція поділу відбувається практично миттєво.
При реакції поділу на один нуклон припадає енергія, рівна 1 МеВ. Виділяються при реакції поділу нейтрони можуть поглинатися іншими ядрами, що викликає подальші реакції поділу. Так відбувається ланцюгова реакція, при якій виділяється величезна енергія (атомна бомба). У ядерному реакторі здійснюється керована реакція поділу. Середнє число нейтронів при кожному акті поділу, що викликають розподіл інших ядер, називається Коефіцієнтом розмноження нейтронів. У реакторах ~ 1, при вибуху атомної бомби. У ядерних реакторах використовуються стрижні з кадмію, які поглинають нейтрони і підтримують реактор в робочому стані. Якщо стрижні вийняти, то відбудеться ланцюгова реакція, якщо їх вставити повністю, то реакції поділу припиняються.
адіоактівность
У природі існують нестабільні ядра, які перетворюються в ядра інших елементів, при цьому відбувається випромінювання...
