Атомное ядро

 

Атомное ядроАтомное ядро — центральная массивная часть атома. Радиус ядра в десятки тысяч раз меньше радиуса атома. Например, радиус атома водорода 4,6·10–11 м, а радиус ядра атома водорода 6,5·10–16 м. Несмотря на то, что объем ядра ничтожно мал (составляет около 10–14 — 10–15 от объема атома), именно в нем сосредоточена практически вся масса атома.

Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, общее название этих частиц — нуклоны. Исключение составляет ядро 1H, состоящее только из одного протона. Нуклоны связаны между собой огромными по величине силами внутриядерного притяжения. Эти силы действуют на очень небольших расстояниях между всеми нуклонами, обеспечивая стабильность атомных ядер.

Протоны — стабильные положительно заряженные элементарные частицы, входящие в состав ядер всех атомов химических элементов. Общепринятое обозначение — p. Масса протона равна 1,67·1024 г, ее, как и массу одного нейтрона, принимают примерно равной 1 атомной единице массы. Заряд протона равен 1,6·10–10 Кл и по абсолютному значению равен заряду электрона, но противоположен ему по знаку, его принимают за единичный заряд и обозначают + 1.

Число протонов в ядрах всех атомов определенного элемента — величина постоянная и определяет положительный заряд ядра. Это число равно атомному номеру элемента Z в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Атомный номер численно равен числу протонов в ядрах соответствующего элемента и положительному заряду ядра, выраженному в относительных единицах заряда. Например, атомный номер элемента фтора F равен 9, следовательно, в ядрах всех атомов фтора содержится 9 протонов, а величина заряда ядер равна + 9. Атомный номер элемента урана U равен 92, следовательно, в ядрах всех атомов урана 92 протона, а заряд ядер +92.

Нейтроны — нейтральные элементарные частицы, входящие в состав ядер атомов химических элементов. Общепринятое обозначение — n. Масса нейтрона равна 1,67·1024 г, ее, как и массу одного протона, принимают примерно равной 1 атомной единице массы (масса нейтрона немного больше массы протона).

 

В свободном состоянии нейтрон неустойчив и самопроизвольно распадается на протон, электрон и антинейтрино.

Число нейтронов (N), содержащихся в ядрах атомов данного элемента, в отличие от числа протонов, может быть различным.

Вид атомов с определенным значением массового числа (A) (суммы чисел протонов и нейтронов в ядре) называется нуклидом. Для того чтобы определить число нейтронов в ядре данного нуклида, нужно из массового числа A вычесть зарядовое число Z: N = A – Z.

Например, в ядре нуклида 18F (атомный номер Z = 9) содержится 9 протонов и 9 нейтронов (18 – 9 = 9). В ядре нуклида 238U содержится 92 протона (атомный номер элемента урана U равен 92) и 146 нейтронов (238 – 92 = 146). Сравним с нуклидом 235U: в ядре 92 протона и 143 нейтрона (235 – 92 = 143).