Состав атомных ядер. Изотопы

Для того чтобы в краткой форме представить нуклон-ный состав атомного ядра изотопа, пишется структурный символ его [c.29]

В первых главах этой книги уже сообщались некоторые сведения о ядерном строении атома, свойствах атомного ядра и его составе. Так, в гл. 4 при обсуждении,строения атома указывалось, какие частицы, входящие в состав атомного ядра, определяют его массу и заряд. Мы уже знаем, что существование изотопов различных элементов обусловлено неодинаковым числом нейтронов в ядрах атомов одного и того же элемента и что история развития теории строения атома тесно связана с исследованием атомных ядер. [c.424]

По определению атомной единицы массы атомная масса изотопа углерода С равна 12 в то же время сумма масс протонов и нейтронов, входящих в состав ядра этого атома, и электронов составляет [c.34]

Образующие атомные ядра частицы (нейтроны и протоны) часто объединяют под названием нуклонов (III 3). Схематическое изображение состава атомных ядер различных элементов показано заштрихованной полосой на рис. XV1-11. Как видно из рисунка, соотношение между числом нейтронов [А—Z) и числом протонов (Z) по мере увеличения атомного номера (Z) возрастает. Иначе говоря, ядра тяжелых атомов относительно более богаты нейтронами. То обстоятельство, что. состав ядер выражается не линией, а полосой, обусловлено наличием изотопии. [c.508]

Распределение электронов и их поведение определяются зарядом атомного ядра. Атомный номер совпадает с числом протонов, входящих в состав данного атомного ядра, а атомы, обладающие ядрами с одинаковым числом протонов, представляют собой изотопы. Нейтрон имеет массу, примерно равную массе протона, поэтому общим числом нейтронов и протонов [c.39]

Открытие нейтрона позволило установить, что атомное ядро состоит только из протонов и нейтронов (Д. Д. Иваненко) и именно эти две частицы являются кирпичиками , из которых построены ядра всех элементом. Поэтому они получили общее название нуклонов, т. е. в переводе на русский язык, частиц, образующих ядра. Напомним, что масса протона равна единице, а его электрический заряд +1 масса нейтрона также близка к единице, а заряд равен нулю. Поэтому заряд ядра атома любого элемента определяется только числом протонов, а масса ядра (или атомная масса элемента) определяется суммой чисел протонов и нейтронов. Например, атомный номер алюминия Z=13, а масса его ядра (атомная масса) равна 27. Так как заряд ядра алюминия равен + 13, то, очевидно, в его состав должно обязательно входить 13 протонов, а чтобы масса ядра была равной 27, к этому числу протонов необходимо добавить 14 нейтронов. Таким образом, в состав ядра алюминия вхо-дит 27 нуклонов, из которых 13 протонов и 14 нейтронов. Подобным образом можно узнать числа протонов и нейтронов в ядрах атомов всех элементов. Если обозначить атомную массу элемента через А, то ясно, что сумма чисел нейтронов и протонов (Z) равны А, т. е. число нейт-ронов в ядре равно разности (А—Z). Так, простейший атом водорода (Z=l) не содержит нейтронов и его ядро состоит только из одного протона. Однако в 1932 г было обнаружено ядро, заряд которого также равен единице, но масса его вдвое больше, чем масса протона. По химическим свойствам элемент с таким ядром не отличается от водорода и, следовательно, является изотопом водорода, в котором ядро состоит из одного протона и одного добавочного нейтрона. Этот самый, простой из изотопов был назван дейтерием, или тяжелым водородом. Обозначается символом D. Как и обычный водород, дейтерий образует воду D2O, которую называют тяжелой. Тяжелый водород существует на Земле наряду с обычным, но только в очень малом количестве — примерно в отношении 6000 1. Существует также еще более тяжелый изотоп водорода тритий, атомная масса которого равна 3. Тритий содержит в ядре, кроме протона два нейтрона. [c.280]

Открытие нейтронов и протонно-нейтронная теория строения атомного ядра вскрыли физический смысл изотопов. Изотопами называются такие разновидности химического элемента, которые отличаются своим атомным весом, но тождественны по своим химическим свойствам и поэтому занимают одно и то же место в периодической системе. Так, например, имеется три изотопа свинца с атомны.м весом 206, 207 и 208. В природе эти изотопы встречаются всегда в смеси, приче.м процентный состав каждого из них в ней постоянен. Поэтому суммарный вес свинца в таблице Менделеева 207,22. Углерод в природе является постоянной смесью двух изотопов с атомным весом 12 и 13, причем последний изотоп составляет 1,1%. [c.49]

У большинства химических элементов ядра отдельных атомов при постоянном числе протонов (Z) могут несколько различаться числом нейтронов (Л—2). Например, ядра атомов углерода всегда содержат 6 протонов, но нейтронов могут содержать либо 6, либо 7. Поэтому в природе существуют атомы углерода и с массовым числом 12 (сокращенно — С), и с массовым числом 13 ( С). Такие атомы одного и того же элемента, характеризующиеся различными массовыми числами (т. е. суммарным числом нуклонов), носят название изотопов данного элемента. Обычный углерод, имеющий атомную массу 12,011, представляет собой природную смесь С (около 98,9%) и С (около 1,1%). Так как химические свойства изотопов в подавляющем большинстве случаев практически тождественны, состав их природной смеси при реакциях обычно не изменяется. [c.64]

Методы, основанные на ядерных реакциях—радиоактивационный, или (его главная часть)—нейтронно-активационный метод анализа. Нейтронно-активационный метод возник после открытия атомной энергии и создания действующих атомных реакторов. Принцип метода заключается в следующем. Анализируемый материал подвергают действию нейтронного излучения в атомном реакторе или посредством нейтронного генератора. При взаимодействии нейтронов с ядрами элементов происходят ядерные реакции и образуются радиоактивные изотопы всех элементов, входящих в состав пробы. Затем пробу переводят в раствор и разделяют элементы химическими методами. Завершающим этапом определения является измерение интенсивности радиоактивного излучения каждого элемента пробы. [c.32]

Ядро атома — положительно заряженная частица, в которой сосредоточена практически вся масса атома. Заряд ядра численно равен порядковому (атомному) номеру элемента. В состав ядра входят протоны и нейтроны. Число протонов равно порядковому номеру, а число нейтронов определяется по разнице между массовым числом и зарядом ядра 2. Атомы, имеющие одинаковый заряд ядер, но разные массовые числа (различное число нейтронов), называют изотопами. Химические свойства любого элемента могут быть достаточно хорошо описаны в рамках представлений о протонах, электронах и нейтронах. [c.377]

На примере свинца видно, что явление изотопии обусловливается тем, что в состав ядра атома на одно и то же количество протонов, создающих одинаковый заряд ядра, может приходиться различное количество нейтронов, что обусловливает неодинаковый атомный вес (массу атомов) изотопов. [c.205]

Протонно-нейтронная теория строения ядра объясняет существование изотопов различных элементов. Так как свойства химических элементов определяются зарядом ядер его атомов, то становится понятным, что изменение числа нейтронов в ядре изменяет только атомную массу, но не изменяет заряда ядер, а следовательно, и химических свойств этих атомов. Таким образом, различные изотопы данного элемента отличаются между собой только числом нейтронов, входящих в состав ядер атомов число протонов же у них одинаково. Атомы изотопов изображают символом химического элемента, около которого слева вверху пишут массовое число, а внизу — заряд ядра (порядковый номер). Например, изотопы хлора обозначаются С1 и "С1. В ядрах обоих изотопов 17 протонов нейтронов же у С1 — 18, у "С1 — 20. [c.33]

ПО мере увеличения атомного номера (Е) возрастает. Иначе говоря, ядра тяжелых атомов относительно более богаты нейтро-на.ми. То обстоятельство, что состав ядер выражается не линией, а полосой обусловлено наличием изотопии. [c.442]

Как видно из периодической системы (см. внутреннюю сторону обложки), атомные веса элементов редко бывают простыми, целыми числами. Между тем если бы все атомы, составляющие данный элемент, были во всех отношениях идентичны, то атомные веса выражались бы целыми числами, так как атомный вес — это просто сумма числа протонов и нейтронов в атоме. Однако атомы элемента идентичны не во всех отношениях. Обычно атомы несколько различаются по числу входящих в их состав нейтронов. Если два (или больше) атома имеют одинаковый заряд ядра (число протонов), но различное количество нейтронов, их называют изотопами. Существование изотопов хорошо объясняет наличие дробных атомных весов. [c.35]

Известны изотопы водорода с атомным весом 1 (обычный водород — протий Н), 2 (дейтерий Д) и 3 (тритий Т). Ядро атома дейтерия образовано одним протоном и одним нейтроном, ядро трития — одним протоном и двумя нейтронами. Дейтерий входит в состав тяжелой воды (ДаО), находящейся в природной воде (например, дождевой) в виде, примеси. Тритий получают искусственно, в природе он не встречается. [c.118]

Изотопы одного элемента имеют один и тот же ядерный заряд, следовательно, в состав их ядер входит одно и то же число протонов. Сравним строение атомных ядер двух изотопов хлора. Оба изотопа хлора в периодической системе занимают место № 17. Число протонов у обоих изотопов равно 17, но так как их массовые числа различные (35 и 37), то у первого изотопа в ядре, помимо 17 протонов, содержится 35—17 = 18 нейтронов, а у второго изотопа содержится 37—17=20 нейтронов. [c.309]

Индивидуальность химического элемента определяется местом в системе Менделеева, определяется, следовательно, числом протонов, входящих в состав ядра. Но число нейтронов способно варьировать, и поэтому для каждого данного элемента возможна изотопия. Полная теория протонно-нейтронного равновесия еще ждет своей разработки. Средний атомный вес, с которым привык иметь дело химик, лишь приблизительно характеризует индивидуальность элемента Д. И. Менделеев пользовался им только потому, что не мог иметь в своем распоряжении более точной константы, отображающей атом как индивид, но, установив свой закон, он практически отошел от исходной позиции, отдав пальму первенства понятию о месте элемента в системе. [c.58]

С точки зрения структуры атомного ядра изотопия свинца находит следующее объяснение. Порядковый номвр свинца Z=82. Ядро атома свинца содержит 82 протона. К указанному числу протонов может присоединиться неодинаковое количество нейтронов. В одном случае в состав ядра атома рассматриваемого элемента вошло 124 нейтрона, а во втором 120. Масса атома РЬ в первом случав получилась 82+124=206. а во втором [c.205]

Состав атомного ядра и изотопы. Согласно теории Д. Д. Иваненко и Е. Н. Ганона, атомное ядро состоит из протонов (положительно заряженных частиц с массовым числом 1) и нейтронов (нейтральных частиц с таким же массовым числом). Массовое число ядра равно сумме протонов и нейтронов. Очевидно, что число протонов равно заряду ядра, а число нейтронов — разности массового числа ядра и его заряда. Так как химические свойства элемента зависят только от заряда атомного ядра, то число нейтронов, содер-жаш,ихся в ядре, не влияет на химические свойства элемента. Отсюда следует, что для одного и того же элемента могут существовать разновидности атомов с различными массовыми числами. Эти разновидности атомов одного и того же элемента называются изотопами. [c.63]

Структурный символ изотопа. Заряд и масса являются важнейщ.ими свойствами атомного ядра, определяющими его индивидуальность. Для того чтобы в краткой форме представить уклонный состав атомного ядра того или иного изотопа, применяют так называемый структурный символ его [c.15]

Устойчивость атомного ядра лишь частично определяется энергией связи входящих в него частиц на нее также оказывает влияние конкретный состав ядра. Согласно приведенным на рис. 24.4 данным, устойчивые ядра существуют при довольно строго определенном протоннонейтронном сосгаве. Например, устойчивые изотопы цинка содержат 34, 36. 37, 38 и 40 нейтронов. Если же число нейтронов превышает 40 или меньше 34 (а также составляет 35 или 39), ядро цинка оказывается неустойчивым. [c.429]

По содержанию космогенных изотопов можно оценить так называемый космический возраст метеоритов — время, которое прошло с момента их образования при развале астероида или какого-нибудь другого тела сравнительно больших размеров (в котором внутренние части экранированы от космического излучеш-гя) до момента падения на Землю, где интенсивность космического излучения очень мала. Все полученные в настоящее время данные показывают, что имеются существенные различия между космическим возрастом каменных и железных метеоритов. Для каменных метеоритов он колеблется от 5 до 500 млн. лет, для железных от 200 до 2000 млн. лет. Такое расхождение может свидетельствовать о распаде каменных метеоритов после их образования из астероидов или об утечке инертных газов из каменных метеоритов, космический возраст которых определяется в основном по изотопному составу. Для решения этого очень важного для космогонии всей Солнечной системы вопроса необходимо знать точные данные о сечениях образования отдельных космогенных изотопов при взаимодействии космических лучей различной энергии со всеми атомными ядрами, входящими в состав метеоритов. Они могут быть получены на современных ускорителях. [c.162]

Реально существующие стабильные атомные ядра. Для того чтобы сопоставлять величины сил, связывающих воедино индивидуальные частицы, рационально рассмотреть величину ЛМ/А (доля энергии связи, которая приходится на одну частицу, входящую в состав ядра) и считать ее мерой устойчивости ядра. Для той же цели введено понятие о коэффициенте упаковки (pa king fra tion). Он представляет отношение разности измеренной массы изотопа М и массового числа А к массовому числу А (М — А) А. Этим коэффициентом широко пользуются, поскольку имеется прямая зависимость между ним и энергией связи нуклонов в ядре. [c.49]

Как же объяснить все эти проявления четно-нечетного эффекта Окончательного ответа пока нет. Несомненно, в распространенности тех или иных изотопов в природе ка-ким-то образом проявляется структура и состав атомных ядер, что отражается на устойчивости ядер. Физики-теорети-ки уже давно предпринимали попытки создать модель ядра, которая смогла бы объяснить наблюдаемые закономерности. Еще в 1939 г. Н. Бор и Дж. Уиллер предложили капельную модель атомного ядра. В том же году со сходной электрокапельной теорией ядра выступил советский физик-теоретик Я. И. Френкель. Эта модель, сравнившая ядро с жидкой каплей, хорошо предсказывала механизм деления ядер, а также объясняла предел их устойчивости к делению. В то же время многие экспериментальные данные не удава- [c.97]

Тяжёлая вода, характеризуясь высокой теплоёмкостью, являясь апро-тонным растворителем, обладает также низким сечением захвата тепловых нейтронов дейтерием а = 0,0015 барн), которое в 200 раз меньше, чем для лёгкого изотопа водорода — протия а = 0,3 барн). Тяжёлая вода по замедляющей способности в отношении нейтронов в 3-4 раза эффективнее графита. Отмеченные обстоятельства обеспечивают использование тяжёлой воды в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов в энергетических и исследовательских ядерных реакторах, в ЯМР-спектроскопии, в фундаментальных научных исследованиях, связанных с изучением структуры атомного ядра. Тяжёлая вода, так же как и входящий в её состав дейтерий, широко используется при производстве большой гаммы дейтерий содержащих меченых химических соединений, широко применяющихся в медицине, биологии, в различных отраслях химии, в ядерной физике, в ЯМР и других видах спектроскопии. В виде дейтерида лития дейтерий входит в состав термоядерного оружия. По общему убеждению специалистов, в будущем дейтерий наряду с тритием станет компонентом топлива энергетических термоядерных реакторов, в первом поколении которых будет осуществлена реакция синтеза Т (В, п) Не + 17,6 МэВ. Эта реакция в сравнении с другими реакциями синтеза, предполагающими участие изотопов водорода, характеризуется наибольшим энерговыделением и, как следствие, наименьшим расходом дейтерия (100 кг/год на 1 ГВт электрической мощности). [c.210]

Каждый элементарный акт превращения атомного ядра (связанный с ядерной реакцией синтеза изотопов или их распадом) опровождается испусканием кванта или какой-либо частицы. При этом вследствие закона сохранения импульса возникающее ядро (и весь атом, в состав которого входит это ядро) приобретает ямпульс, равный по величине импульсу вылетевшей частицы или у-кванта. Такие ядра называют ядрами отдачи. [c.155]

Многообразие сложных веществ обусловлено их различным количественным составом. Например, известно для азота пять форм оксидов N20, N0, ЫгОз, ЫОг, ЫгОв для водорода две формы — Н2О и Н2О2 и др. С точки зрения теории строения атома количественный состав неорганических соединений определяется количеством электронов в электронной оболочке атома и количеством протонов и нейтронов в атомном ядре. Так установлено существование разновидностей атомов химических элементов, ядра которых при одном и том же заряде обладают различной массой. Такие разновидности атомов названы изотопами. Так, для атома калия известны три изотопные разновидности Итак, явления аллотропии и изотопии служат формами проявления многообразия неорганических веществ. [c.229]

Большинство химических элементов природного происхождения представляют собой смеси изотопов с разными атомными весами. Изотопный состав таких элементов почти всегда остается постоянным, вследствие чего атомные веса элементов (средние значения атомных весов изотопов) также постоянны. Изотоп химического элемента обозначают символом этого элемента, справа вверху пишут массовое число иногда слева внизу указывают заряд ядра гХ . Например, природный хлор состоит из смеси двух устойчивых изотопов 1,С1 (75,4%) и 17СР (24,6 и). [c.13]

Но ни нейтрон, ни электрон или позитрон, ни какая-либо иная элементарная частица, кроме протона, не может быть включена и в эту периодическую систему атомных ядер, поскольку ни одна и.з них сама по себе не может служить в качестве ядра для какой-либо атомной постройки, кроме протона, который, как известно, составляет ядро у атома обычного (легкого) изотопа водорода (1Н1). Позитроний и мезотроний, в которых роль положительного ядра играет, по предположению, позитрон или положительный мезон не являются атомами, т. е. частицами химических элементов, а представляют собою образования качественно особого характера. Поэтому они пе дают никаких оснований для того, чтобы расширять за счет их периодическую систему элементов или за счет позитрона и мезона расширять систему атомных ядер. Нейтрон же входит в состав атомных ядер лишь при наличии хотя бы одного протона (у и 1НЗ). Поэтому он не может считаться за отдельное атомное ядро, а тем более за отдельный химический элемент. [c.540]

ЕЗ химии мы весьма заинтересованы новедением электронного облака, окружаюп(его атомное ядро, а потому нас иптересз ет положительный заряд ядра но качественно на химию данного вида атомов не влияет точное число нейтронов в ядре. Изотопы полезны нам именно но этой причине. Мы их используем главным образом в качестве индикаторов. В данную химическую форму мы включаем элемент с ненормальным изотопным составом и, подвергнув эту форму химическим изменениям, исследуем состав продуктов реакции. Достоверность интерпретации этих экспериментов зависит от многих постулатов, важнейший из которых был ун указан. Речь идет о том, что изотопы одного и того же элемента по своему химическому поведению качественпо неотличимы. Это обстоятельство всегда оправдывается при проверке, но количественно оно неверно. [c.262]

В качестве единицы масс элементарных частиц применяется атомная единица массы (а. е. м.) она равна 1/12 массы нуклида С (1 а. е. м. = 1,6605655-10кг). Масса ядра всегда меньше арифметической суммы масс протонов и нейтронов, входящих в его состав. Разность между этими величинами называется дефектом массы. Так, масса изотопа гелия аНе (2 р, 2 п) равна 4,0015506 а. е. м., тогда как сумма масс двух протонов (2-1,007276 а. е. м.) и двух нейтронов (2-1,008665 а.е. м.) составляет 4,031882 а. е. м. Дефект массы равен 0,030376 а. е. м. [c.8]

С) связывают с их склонностью вступать в (а, п) реакции. В результате реакции Be(a, n) впервые был получен нейтрон. Радиоактивный распад вымерших на Земле и в метеоритах тяжелых элементов привел к повышенному распространению изотопов свинца. Свинец и другие магические ядра благодаря заполненности энергетических уровней нуклонов в ядре более устойчивы к реакциям захвата нейтронов и потому более распространены. На Земле непрерывно происходят ядерные процессы, ведушие в конечном счете к изменению распространенности элементов и изменению их изотопного состава. Однако все эти процессы идут медленно и результаты анализа вещества земной коры показывают, что изотопный состав элементов на Земле практически постоянен. Например, у хлора, извлеченного из морской воды и выделенного из минералов (апатита и др.), атомная масса оказалась одинаковой. То же самое обнаружено для N1, Ре, 51, Н , Ы, 5Ь, Си и других элементов. [c.432]

ПРОТОН (от греч. protos-первый), стабильная элементарная частица, входящая в состав всех ядер атомов хим. элементов ядро атома самого легкого изотопа водорода H (проти . Обозначается р. Масса П. = 1,6726485(86) х X 10 кг в атомных единицах массы (а.е.м.) 1,007276470(11) в энергетич. единицах 938,3 МэВ. Масса П. в 1836 раз больше массы покоя электрона и немного меньше массы т нейтрона т - = 1,29344 МэВ. Электрич. заряд П. положителен, по абс. величине он равен заряду электрона 1,6021892 (46)-10- Кл [или 4,803242(14)-10 СГСЭ ед. заряда] уд. заряд П. очень высок-9,578756(27) х X 10 Кл/кг. Спин П. равен 1/2Л (й-постоянная Планка), магн. момент Рр = 2,792763(30)ц , где ядерный магнетон. [c.126]

Число электронов в атоме равно ато.мному номеру рассматриваемого элемента, или иначе порядковому номеру элемента в периодической системе. В атом должно входить одинаковое число электронов и протонов, так как они противоположно зарял<ены и нейтрализуют друг друга, однако значение атомного веса элемента не совпадает с его атомным номером, так как в состав ядра входят также и нейтроны. Число нейтронов в ядрах различных изотопов можно определить из периодической системы элементов. Оно равно разности между массо вым числом и атомным номером. [c.67]

Определение изотопов бора. Маннинг и Славин [64] показали, что анализ изотопов атомно-абсорбционным методом возможен только для очень легких и очень тяжелых элементов. Мрозовский [149], измеряя эмиссию, пытался разрешить изотопическую структуру линий бора, излучаемых лампой с охлаждаемым водой полым катодом. В этом эксперименте он использовал кварцевый спектрограф фирмы Hilger Watts с фокусным расстоянием 1,5 м, скрещенный с интерферометром Фабри — Перо. Ему не удалось разрешить изотопическую структуру резонансных линий, хотя изотопный состав можно было оценить графически. Сдвиг для обеих линий 2497 и 2498 А составил 0,01 А (0,17 см ). Позднее величина изотопического сдвига была теоретически рассчитана Винти [150] на основе данных с учетом спина ядра. [c.71]

В ядрах атомов протия, дейтерия и трития содержится различное число нейтронов — О, 1 и 2 соответственно. Поэтому атомные массы этих атомов также сильно отличаются. Масса атома складывается из массы входящих в состав ядра протонов (он 1 для всех изотопов водорода) и массы нейтронов. Масса атома дейтерия примерно в 2 раза больше массы атома протия. Соответственно, массовая доля элемента водорода в дейтерированном метане будет в два раза больше, чем в обычном, недейтерированном метане. [c.230]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология