Атомное ядро дефект массы

Атомное ядро. Дефект массы. Энергия связи на нуклон. [c.262]

Дефект массы характеризует устойчивость атомных ядер и энергию связи нуклонов в ядре. Дефект массы соответствует энергии, которая выделяется при образовании ядра из свободных протонов и нейтронов и может быть вычислена из соотношения Эйнштейна Е — тс , где Е — энергия т — масса, с — скорость света в вакууме (с = 3-10 м/с). [c.9]

Дефект массы характеризует устойчивость атомных ядер и энергию связи нуклонов в ядре. Дефект массы соответствует энергии, которая выделяется при образовании ядра из свободных протонов и нейтронов и может быть вычислена из соотношения Эйнштейна [c.40]

Полная масса атома называется его атомной массой и приблизительно равна сумме масс всех протонов, нейтронов и электронов, входящих в состав атома. Когда из протонов, нейтронов и электронов образуется атом, часть их массы превращается в энергию, которая выделяется в окружающую среду. (Этот дефект массы и есть источник энергии в реакциях ядерного синтеза). Поскольку атом невозможно разделить на составляющие его элементарные частицы, не подводя к нему извне энергию, которая эквивалентна исчезнувшей массе, эта энергия называется энергией связи атомного ядра. [c.18]

Атомные ядра включают N нейтронов и Z протонов. Параметры и свойства атомных ядер влияют на протекание химических процессов, так как масса, заряд, энергия связи, устойчивость и ядерный спин ядра в значительной мере определяют свойства атома в целом. Отметим прежде всего, что с помощью масс-спектроскопических методов можно обнаружить разность ме кду массой ядра и массой, найденной простым суммированием масс составляющих его нуклонов, — так называемый дефект массы Ат. Энергетический эквивалент дефекта массы представляет собой энергию связи нуклонов в ядре. Ат = = 1,0078 Z+1,0087 N —т. Для ядра гелия Ат = 0,03 а. е. м., что соответствует 27,9 МэВ. Энергия связи ядра химического элемента приблизительно линейно зависит от массового числа A=--Z- -N. Если построить график зависимости средней энергии связи па один нуклон от массового числа, наблюдается максимум при средних значениях массового числа. Таким образом, ядра со средним массовым числом более устойчивы, чем тяжелые или легкие. Следует отметить, что тяжелые ядра богаче нейтронами, чем легкие. При Z>84 уже не существует стабильных ядер. Различают следующие виды ядер изотопы (равные Z, неравные N), изотоны (неравные Z, равные N), изобары (неравные Z, неравные N, равные А), изомеры (равные Z и N, однако внутренняя энергия неодинакова). Для нечетных А имеется лишь одно стабильное ядро, а для четных — несколько стабильных ядер изобаров (правило изобар Маттауха). [c.34]

Распространенность элемента связана с устойчивостью его ядра и ходом реакций ядерного синтеза элементов. В соответствии с этим существуют приближенные правила, определяющие распространенность элемента. Так замечено, что элементы с малыми атомными массами более распространены, чем тяжелые элементы. Далее, атомные массы наиболее распространенных элементов выражаются числами, кратными четырем элементы с четными порядковыми номерами распространены в несколько раз больше, чем соседние с ними нечетные элементы. Установлено, что изменение величин кларков элементов с увеличени-ем порядкового номера элемента соответствует характеру изменения дефектов масс. [c.318]

Вторая основная характеристика атома — массовое число, равное сумме числа протонов и числа нейтронов в ядре. Массовое число близко по величине к массе атома, выраженной в атомных единицах. Это получается в результате компенсирующего влияния двух факторов. С одной стороны, массы нуклонов (а. е. м.), как видно из табл. 1, несколько превышают единицу (на величину порядка 0,008). С другой стороны, примерно такое же уменьшение массы в расчете на один нуклон происходит при слиянии нейтронов и протонов в атомное ядро. Это уменьшение,- известное как дефект массы, в соответствии с законом об эквивалентности массы и энергии (1.23) определяет энергию связи атомного ядра, т. е. энергию, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на составляющие его про- [c.20]

Масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов, входящих в это ядро. Разность между массами ядра и нуклонов называется дефектом массы. Например, масса изотопа гелия равна 4,0015 атомной единице массы (а. е. м.), в то время как сумма масс двух протонов и двух нейтронов составляет 4,0319 а. е. м., соответственно дефект массы равен 0,0304 а. е. м. Дефект массы определяет устойчивость атомных ядер и энергию связи нуклонов в ядре. Он соответствует энергии, [c.32]

Колебания природного изотопного состава у большинства элементов незначительны (менее 0,003 %), поэтому каждый элемент имеет практически постоянную атомную массу. Близость к целым числам атомных масс элементов, представленных в природе одним изотопом, объясняется тем, что вся масса атома заключена в его ядре, а массы составляющих ядро протонов и нейтре-нов близки единице. В то же время значения атомных масс изотопов (кроме С, масса которого принята равной 12,00000) никогда. точно не равны целым числам. Это объясняется рядом причин небольшим отличием относительных масс протона и нейтрона от единицы (соответственно 1,00727663 и 1,0086654), дефектом массы при образовании изотопа из нуклонов и электронов, незначительным вкладом в общую массу атома массы электронов . Масса электрона примерно в 1840 раз меньше массы нуклона. [c.12]

Важной характеристикой ядра является дефект массы, который представляет собой разность между массой данного изотопа, выраженной в атомных единицах массы, и суммой массовых чисел нуклонов, равной их числу в ядре данного изотопа. Дефект массы связан с энергией связи нуклонов в ядре и характеризует устойчивость данного ядра. Иногда -пользуются дефектом массы, отнесенным к одному нуклону. В этом случае его называют упаковочным множителем. [c.49]

Использование атомной энергии делящегося урана основано на том, что тяжелые атомные ядра, превращаясь в определенных условиях в ядра легкие, выделяют очень большее количество энергии разница между величинами дефекта массы для тяжелого ядра и суммарным дефектом масс осколочных ядер очень велика. [c.211]

Интересно сопоставить изменение величин дефектов масс при увеличении атомного номера элемента и кривую кларков (см. рис. 11.1). Величина дефекта массы характеризует то количество энергии, которое выделяется при синтезе атомного ядра данного элемента из отдельных нуклонов — нейтронов и протонов. Как видно из рис. П.1, кривая дефектов масс имеет максимум в районе л<елеза, а у более тяжелых элементов дефект масс падает. В. И. Спицыным в 1938 г. было сформулировано следующее правило [1, с. 53] изменение величин кларков элементов с возрастанием атомных номеров в общем соответствует характеру изменений на кривой дефектов масс. Действительно, если наложить кривую кларков на кривую дефектов масс, то окажется, что обе эти кривые имеют сходный характер. Такое соответствие, несомненно, указывает на то обстоятельство, что более устойчивые элементы (больший дефект массы) имеют и большую распространенность (высокое значение кларка). [c.244]

Масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов, входящих в это ядро. Разность между массами ядра и нуклонов называют дефектом массы. Например, масса изотопа гелия равна 4,0015 атомных единиц массы (а.е.м), в то время как сумма масс двух протонов и двух нейтронов составляет 4,0319 а.е.м., соответственно дефект массы равен 0,0304 а.е.м. Дефект массы определяет устойчивость атомных ядер и энергию связи нуклонов в ядре. Он соответствует энергии, которая выделяется при образовании ядра из протонов и нейтронов и может быть рассчитана по уравнению Эйнштейна [c.399]

Я. р. могуг протекать с вьщелением и поглощением энергии Q. Если в общем ввде записать Я. р. как А(а, Ь)В, то для такой Я. р. энергия равна Q = [(Л/д -I- М ) - (Мв + М(,)] с , где М -массы участвующих в Я. р. частиц с - скорость света. На практике удобнее пользоваться значениями дефектов масс АМ (см. Ядро атомное), тогда выражение для вычисления Q имеет ввд Q = (АМд -I- Ш ) - (ЛМ + Ш ), причем из соображения удобства 6М обычно выражают в килоэлектронвольтах (кэВ, 1 а. е. м. = 931501,59 кэВ = 1,492443 10" кДж). [c.514]

Рис. 4. Зависимость средней энергии связи нуклонов в атомных ядрах (нижняя кривая) и дефекта масс (верхняя кривая) от их массовых чисел (составлена И. П. Селиновым).

Дефект массы и стабильность атомных ядер. Масса каждого из изотопов очень близка к целому числу (табл. 2.1). Ядро атома состоит из 2 протонов и N нейтронов, поэтому массу изотопа можно выразить как 1,00732- -1,0087 /V, однако и здесь обнаруживается расхождение с экспериментально найденной величиной М. [c.48]

Масса ядра атома немного меньше суммы масс протонов и нейтронов, так как при объединении протонов и нейтронов в атомное ядро выделяется большое количество энергии, которое, согласно уравнению (1.1), ведет к так называемому дефекту массы (приблизительно 1% массы). [c.394]

Отношение разности между массой атома М и его массовым числом А (массовое число — общее число составных частей ядра —нейтронов и протонов) к его массовому числу А, т. е выражение (М — А)/А называется упаковочным множителем. Дефектом массы атомного ядра называется разность между массой атомного ядра и суммой масс входящих в его состав свободных нейтронов и протонов. Дейтрон, состоящий из протона и нейтрона, имеет дефект массы, равный 1,007597+ 1,008990 — 2,014196 = 0,002391 единицы массы, или 2,391 1 ЕМ. [c.47]

Иначе обстоит дело при ядерных превращениях. Как показано выше, образование ядра, гелия из элементарных частиц связано с заметным уменьшением массы (т. н. дефект массы). Это значит, что рассматриваемый процесс должен сопровождаться колоссальным энергетическим эффектом. Так как атомной единице массы соответствует энергия 931 Мэе, полное уравнение образования четырех граммов ядер гелия приобретает вид [c.444]

Полная энергия, высвобождающаяся при образовании адра из нуклонов (она равна энергии связи ядра см. Ядро атомное) отвечает дефекту массы, т. е. еньшению массы образовавшегося адра по сравнению с ошцей исходной массой составляющих его протонов и нейтронов. Так, при образовании ядра Не из двух протонов и двух нейтронов дефект массы равен ок. 0,0293 а. е. м. и эквивалентен вьщелению ок. 28 МэВ. Отношение энергии связи к числу составляющих ядро нуклонов Е /А, где А - массовое число, наз. уд. энергией связи ядра. [c.513]

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]

Чем же объяснить уменьшение массы при образовании атомных ядер Как уже неоднократно упоминалось, из теории относительности вытекает связь ме-жд массой и энергией, выражаемая уравнением Эйнштейна Е = тпс . Из этого уравнения следует, что каждому изменению массы должно отвечать и соответствующее изменение энергии. Если при образовании атомных ядер происходит заметное уменьшение массы, это значит, что одновременно выделяется огромное количество энергии. Дефект массы при образовании ядра атома гелия составляет 0,03 а. е. м., а при образовании 1 моля атомов гелия — 0,03 г. Согласно уравнению Эйнштейна, это соответствует выделению 2,7 10 Дж энергии. Чтобы составить себе представление о колоссальной величине этой энергии, достаточно указать, что она примерно равна той энергии, которую может дать в течение часа электростанция, равная по мощности Днепрогэсу. [c.90]

Вторая основная характеристика атома — массовое число, равное сумме чисел протонов и нейтронов в ядре. Массовое число близко по величине к массе атома, выраженной в атомных единицах. Это получается в результате компенсирующего влияния двух факторов. С одной стороны, массы нуклонов (а. е. м.), как видно из табл. 1, несколько превышают единицу (на величину порядка 0,008). С другой стороны, происходит примерно такое же уменьшение массы в расчете на один нуклон при слиянии нейтронов и протонов в атомное ядро. Это уменьшение, известное как дефект массы, в соответствии с законом об эквивалентности массы и энергии (1.23) определяет энергию связи атомного ядра, т. е. энергию, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на составляющие его протоны и нейтроны. Например, энергия связи ядра гелия составляет 28,2 МэВ (28,2 млн. электрон-вольт или мегаэлектрон-вольт), В соответствии с уравнением (1.23) дефект массы при образовании ядра гелия составляет [c.24]

Алюминий — нечетный элемент, его порядковый номер 13. Единственный стабильный изотоп зAl имеет тип ядра по массе 4п+3, что характерно для легких нечетных элементов. Массовое число (атомная масса) 2 1зА1 равно 26,98, что несколько меньше целого числа из-за дефекта массы, но при характеристике конкретного изотопа принимается округленное значение, равное числу нуклонов. В данном случае Л=Л/+2=27, см. с. 212-214. [c.50]

Тот же эффект используется и в случае, когда источником ядерной энергии служат ядра наиболее легких атомных ядер, соединяющихся 1в более тяжелое ядро. При таких ядерных реакциях выделяется особенно много энергии потому, что дефект масс тут наибольший (энергия связи для атомных ядер с 2>5 составляет 7,4—8,8 МэВ). Действительно, кривая дефектов масс показывает, что хотя атомные ядра всех элементов образуются с выделением энергии, больше всего энергии выделяется ири образовании элементов средней части периодической системы. Поэтому можно использовать атомную энергию, выделяющуюся при образавании более тяжелых атомных ядер из самых легких, а также при распаде атомных ядер тяжелых элементов. В первом случае происходит ядерный синтез, во втором — процесс деления тяжелых атомных ядер. [c.211]

Ш, однако, пе рав1 ы точно целым числам по двум причииам. Во-первых, из-за отличия масс нуклонов от I а. е. м. и, во-вторых, из-за дефекта массы, о чем будет сказано подроб 1ее в 3. Таким образом, величина 16 в обозначении 0 не атомная масса, а число нуклонов в ядре данного изотопа кислорода — так называемое массовое число атомная масса этого изотопа на самом деле, равна 15,995 а. е. м. [c.31]

Для иллюстрации дефекта масс просуммируем массы покоя электронов, протонов и нейтронов, например, для изотопа Не. У этого ядра гелия два протона, два нейтрона, а на электронной оболочке атома-4 электрона. Всего получаем 2гпр + 2щ + 4гпе = 2-1,(Ю728 + 2-1,00867 -I-+ 4 0,00055 й 4,0341 (все значения приведены в современных атомных единицах массы, т. е. в углеродных единицах). А на самом деле масса Не равна 4,0026, т.е. отличается от рассчитанной уже во втором знаке после запятой. Теперь не покажется удивительным, что точные массы трех изотопов кислорода в углеродных единицах составляют соответственно 15,9949 16,9991 и 17,9992 и не равны массовым числам, а усредненная масса кислорода, рассчитанная из этих значений с учетом распространенности в природе 0, " О и (99,759 0,037 и 0,204% соответственно), как раз и равна 15,9994. [c.49]

Второй способ определения энергии связи заключается в том, что на основе закона эквивалентности Эйнштейна В = тс-рассчитывают энергию системы, исходя из ее массы т. Так как при образовании дейтрона из одного протона и одного нейтрона освобол<дается энергия, то масса дейтрона должна быть меньше, чем сумма масс протона и нейтрона, когда они не были связаны друг с другом. Эго также справедливо и для любого другого ядра. Так как атомное ядро обладает меньшей энергией, чем его свободные составные части (т. е. отдельные протоны и нейтроны), то энергия связи ев считается отрицательной. Величина Ат, соответствующая этой энергии, является дефектом массы. Если ядро состоит из Е протонов и N нейтронов и если тр и — соответственно массы протона и нейтрона, то можно написать соотношение [c.22]

Зависимость дефекта массы А/п от величины атомной массы А выражается графиком, приведенным на рис. 6. Из этого графика видно, что наиболее прочными являются ядра железа, кобальта и никеля. По-видимоА1у, основная масса нашей планеты поэтому и состоит из этих элементов. [c.27]

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ (атомная энергия) — энергия, выделяющаяся в процессе превращений атомных ядер. Источником Я. э. является внутренняя энергия атомного ядра, связанная с взаимодействием и движением протонов и нейтронов внутри ядра. Я. э. по своим масштабам в миллионы раз превосходит энергию, выделяющуюся при химич. нреврашениях, что отражает огромную величину ядерных сил по сравнению с электромагнитным взаимодействие) , к-рое играет основную роль в атомах и молекулах. Изменение массы покоя ядер (см. Дефект массы), сопровождающее их превращешш, может достигать по порядку величины 0,1%, тогда как перестройка внешних электронных оболочек, происходящая при хпмич. превращениях, сопровождается изменением массы покоя атомов и молекул не более чем на 10 %. [c.538]

Однако уже первый пример гелия дает небольшое нарушение этого закона его атомный вес равен не 4X1.00778 = 4,03112, но лишь 4,00216. Дефект массы равен здесь 0,02896, т. е. значительно превосходит возможные ошибки измерений. Аналогичные расхождения замечаются и в других атомных весах. В табл. 6 предпоследний столбец содержит ближайшее целое число, дающёе число элементарных ядер, из которых построен данный элемент, а последний столбец—частное от деления атомного веса на эго число, или масса водородного ядра в данном атоме (в единицах атомного веса) [c.50]

Основной ядерный процесс — образование ядра гелия или а-частицы из четырех водородных ядер — сопровождается больщим дефектом массы в 0,0290 (в единицах атомных весов),, что отвечает выделению 4,35 10 эрг ( 2). Чем больше энергии выделилось, тем полученное соединение прочнее. Это выделение энергии будем называть энергией связи. Таким образом энергия связи протонов в а-частице очень велика, и последняя имеет большую прочность. Образование более сложных ядер сопровождается значительно меньшими дефектами массы, и следовательно их энергия связи меньше. [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология