Какой заряд у нейтрона: Нейтрон — Физическая энциклопедия

Физика 9 кл. Открытие нейтрона

Физика 9 кл. Открытие нейтрона

Подробности

Просмотров: 77

1. К какому противоречию приводит предположение о том, что ядра атомов состоят только из протонов?

Открытие протона не давало ответа о том, из каких частиц состоят ядра атомов.

Если считать, что атомные ядра состоят только из протонов, то возникает противоречие.

Например:

Допустим, что ядро 4Ве состоит только из протонов.

Т.к. заряд каждого протона равен одному элементарному заряду, то число протонов в ядре должно быть равно зарядовому числу (4).

Масса каждого протона приблизительно равна 1 а. е. м.

Если бы ядро бериллия состояло только из четырех протонов, то его масса была бы равна 4 а. е. м.

Но из опытов масса ядра атома бериллия приблизительно равна 9 а. е. м.

Становится ясно, что в ядра атомов помимо протонов входят еще какие-то частицы.

2. Кем впервые было высказано предположение о существовании электрически нейтральной частицы с массой, приблизительно равной массе протона?

В 1920 г. Резерфордом было высказано предположение о существовании электрически нейтральной частицы с массой, приблизительно равной массе протона.

3. Кто и когда первым доказал, что бериллиевое излучение представляет собой поток нейтронов?

В 30-х годах 20 в. были открыто бериллиевое излучение, которое возникало при бомбардировке альфа-частицами бериллия.

Английский ученый Джеймс Чедвик с помощью опытов в камере Вильсона, доказал, что бериллиевое излучение — это поток электрически нейтральных частиц, масса которых приблизительно равна массе протона.

Эти частицы были названы нейтронами.

4. Как было доказано отсутствие у нейтронов электрического заряда? Как была оценена их масса?

У нейтральных частиц отсутствовал электрический заряд, т. к. они не отклонялись ни в электрическом, ни в магнитном поле.

А массу частиц удалось оценить по их взаимодействию с другими частицами.

Эти частицы были названы нейтронами.

5. Как обозначается нейтрон, какова его масса по сравнению с массой протона?

Нейтрон принято обозначать символом .

Измерения показали, что масса нейтрона равна 1,0086649 а. е. м., т.е. чуть больше массы протона.

Часто массу нейтрона (как и массу протона) считают равной 1 а. е. м.

Поэтому вверху перед символом нейтрона ставят единицу.

Нуль внизу означает отсутствие электрического заряда.

Следующая страница — смотреть

Назад в «Оглавление» — смотреть

Заряд, масса, размер и состав атомного ядра

      
Исследуя прохождение α-частицы через тонкую золотую фольгу (см. п. 6.2), Э. Резерфорд пришёл к выводу о том, что атом состоит из тяжёлого положительного заряженного ядра и окружающих его электронов.

      
Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный заряд.

      
В состав атомного ядра входят элементарные частицы: протоны и нейтроны (нуклоны от латинского слова nucleus – ядро). Такая протонно-нейтронная модель ядра была предложена советским физиком в 1932 г. Д.Д. Иваненко. Протон имеет положительный заряд е⁺=1,06·10^–19 Кл и массу покоя m_p = 1,673·10^–27кг = 1836m_e. Нейтрон (n) – нейтральная частица с массой покоя m_n = 1,675·10^–27кг = 1839m_e (где масса электрона m_e, равна 0,91·10^–31кг). На рис. 9.1 приведена структура атома гелия по представлениям конца XX — начала XXI в.

      
Заряд ядра равен Ze, где e – заряд протона, Z– зарядовое число, равное порядковому номеру химического элемента в периодической системе элементов Менделеева, т. е. числу протонов в ядре. Число нейтронов в ядре обозначается N. Как правило Z > N.

      
В настоящее время известны ядра с Z = 1 до Z = 107 – 118.

      
Число нуклонов в ядре A = Z + N называется массовым числом. Ядра с одинаковым Z, но различными А называются изотопами. Ядра, которые при одинаковом A имеют разные Z, называются изобарами.

Рис. 9.1

      
Ядро обозначается тем же символом, что и нейтральный атом , где X – символ химического элемента. Например: водород Z = 1 имеет три изотопа: – протий (Z = 1, N = 0), – дейтерий (Z = 1, N = 1), – тритий (Z = 1, N = 2), олово имеет 10 изотопов и т.д. В подавляющем большинстве изотопы одного химического элемента обладают одинаковыми химическими и близкими физическими свойствами. Всего известно около 300 устойчивых изотопов и более 2000 естественных и искусственно полученных радиоактивных изотопов.

      
Размер ядра характеризуется радиусом ядра, имеющим условный смысл ввиду размытости границы ядра. Ещё Э. Резерфорд, анализируя свои опыты, показал, что размер ядра примерно равен 10^–15 м (размер атома равен 10^–10 м). Существует эмпирическая формула для расчета радиуса ядра:

      
где R₀ = (1,3 – 1,7)·10^–15м. Отсюда видно, что объём ядра пропорционален числу нуклонов.

      
Плотность ядерного вещества составляет по порядку величины 10¹⁷ кг/м³ и постоянна для всех ядер. Она значительно превосходит плотности самых плотных обычных веществ.

      
Протоны и нейтроны являются фермионами, т. к. имеют спин ħ/2.

      
Ядро атома имеет собственный момент импульса – спин ядра:

      
где I – внутреннее (полное) спиновое квантовое число.

      
Число I принимает целочисленные или полуцелые значения 0, 1/2, 1, 3/2, 2 и т.д. Ядра с четными А имеют целочисленный спин (в единицах ħ) и подчиняются статистике Бозе–Эйнштейна (бозоны). Ядра с нечетными А имеют полуцелый спин (в единицах ħ) и подчиняются статистике Ферми–Дирака (т.е. ядра – фермионы).

      
Ядерные частицы имеют собственные магнитные моменты, которыми определяется магнитный момент ядра в целом. Единицей измерения магнитных моментов ядер служит ядерный магнетонμ_яд:

.

(9.1.3)

Здесь e – абсолютная величина заряда электрона, m_{p– масса протона.}

      
Ядерный магнетон в m_p/m_e = 1836,5 раз меньше магнетона Бора, отсюда следует, что магнитные свойства атомов определяются магнитными свойствами его электронов.

      
Между спином ядра и его магнитным моментом имеется соотношение:

      
где γ_яд – ядерное гиромагнитное отношение.

      
Нейтрон имеет отрицательный магнитный момент μ_n ≈ – 1,913μ_яд так как направление спина нейтрона и его магнитного момента противоположны. Магнитный момент протона положителен и равен μ_р ≈ 2,793μ_яд. Его направление совпадает с направлением спина протона.

      
Распределение электрического заряда протонов по ядру в общем случае несимметрично. Мерой отклонения этого распределения от сферически симметричного является квадрупольный электрический момент ядра Q. Если плотность заряда считается везде одинаковой, то Q определяется только формой ядра. Так, для эллипсоида вращения

      
где b – полуось эллипсоида вдоль направления спина, а – полуось в перпендикулярном направлении. Для ядра, вытянутого вдоль направления спина, b > а и Q > 0. Для ядра, сплющенного в этом направлении, b < a и Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a и Q = 0. Это справедливо для ядер со спином, равным 0 или ħ/2.

      
Для просмотра демонстраций щелкните по соответствующей гиперссылке:

      
Деление ядер.      Радиоактивность.
     Атомная электростанция.

Нейтрон, заряд, масса — Справочник химика 21

    Масса нейтрона равна 1,008665 а.е.м., а масса протона и электрона в электронном облаке, нейтрализующего заряд протона, равна 1,007825 а. е. м. (В таблицах обычно приводятся массы нейтральных атомов, а не массы их ядер.) Указанный изотоп ртути имеет 80 протонов и 200 — 80 = 120 нейтронов. Суммарная масса всех элементарных частиц, из которых состоит этот атом, должна быть  [c.407]








    Поскольку протон — единственная положительно заряженная частица, обнаруженная в ядре, то порядковый номер элемента равен числу протонов ядра. В ядре алюминия, порядковый номер которого 13, должно содержаться 13 протонов, но так как его атомная масса равна 27, то в его ядре, как было установлено позднее, должно содержаться еще 14 нейтронов. Нейтроны изменяют массу ядра, но не влияют на его заряд. В ядре атома натрия, порядковый номер которого 11, атомная масса 23, должно сод жаться 11 протонов и 12 нейтронов. (И протоны, и нейтроны находятся в ядре, поэтому их называют нуклонами . ) [c.157]

    Ядро атома содержит протоны и нейтроны. Протоны и нейтроны имеют почти одинаковые массы, но отличаются зарядом. У нейтрона нет электрического заряда, в то время как протон имеет положительный заряд, который точно компенсирует отрицательный заряд электрона. В табл. 1-1 указаны заряды трех перечисленных элементарных частиц, а также их массы, выраженные в атомных единицах массы. Атомная единица массы (а. е. м.) определяется как одна двенадцатая часть (точно) массы атома углерода, в ядре которого содержатся 6 протонов и 6 нейтронов. В такой шкале протоны и нейтроны обладают массами, которые близки к 1 а. е. м. каждая, но не равны точно этой величине. (Здесь уместно указать, что в [c.14]

    Во всех реакциях между частицами, в том числе и при распаде частиц, обязательно соблюдаются законы сохранения (энергии, заряда, массы, импульса, вращательного момента). Существует правило, что фермионы либо образуются парами при поглощении излучения с высокой энергией, либо такая пара аннигилирует с излучением энергии. Поскольку для незаряженных фермионов, например нейтронов, доказана возможность их аннигиляции, таким частицам также соответствует античастица. [c.32]

    Дайте характеристику электрона, протона и нейтрона (заряд, масса). [c.17]

    Нейтрон — частица нейтральная, не имеющая электрического заряда. Масса нейтрона равна 1 у. е. [c.40]

    Ядро атома. Ядерные реакции. Радиоактивность. Ядро атома состоит из протонов (относительная масса 1, относительный заряд +1) и нейтронов (относительная масса 1, заряд 0). Протоны и нейтроны относятся к элементарным частицам. [c.27]

    Строение атомных ядер. Изотопы. Согласно современным представлениям, атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Протон (от греч. нротос — первый)—элементарная частица, обладающая массой 1,00728 а. е. м. и положительным зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона. Нейтрон также представляет собой элементарную частицу, но не обладающую электрическим зарядом масса нейтрона составляет 1,00867 а. е. м. Протон принято обозначать символом р, нен-трон — н. [c.103]

    Элементарные частицы характеризуются определенной массой и зарядом. Масса электрона равна / з, у. е., заряд —1. Масса протона 1 у. е., заряд +1. В 1932 г. была открыта новая элементарная частица — нейтрон. Масса нейтрона 1 у.е., заряд отсутствует — частица электрически нейтральна. [c.69]

    Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Носителем положительного заряда ядра являются протоны. Их число определяет величину аряда ядра, и следовательно, атомный (порядковый) номер химического элемента. Основные характеристики частиц, образующих атом — протона, нейтрона и электрона, приведены в табл. 1. Масса электрона почти в 1840 раз меньше массы протона и нейтрона. Поэтому масса атома практически равна массе ядра — сумме масс нуклонов (протонов и нейтронов). [c.6]

    Атомная масса нейтрона Заряд нейтрона Масса нейтрона [c.12]

    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]

    Ядро атома состоит из протонов (р) и нейтронов (л) и характеризуется зарядом (2) ц массой. Протон имеет положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона (этот заряд принят за единицу), нейтрон не и.меет заряда, а его масса близка к массе протона. Таким образо.м, масса ядра зависит от числа протонов и нейтронов в ядре, а его заряд — только от числа протонов. Масса электрона много мень-ПJe массы протона и нейтрона, поэтому масса атома в целом определяется массой протонов и нейтронов в ядре. Сумму числа протонов н нейтронов в ядре называют массовым числом (А). Это всегда целое число. [c.19]

    Советские ученые Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон (1932 г.) впервые высказали и обосновали положение, что ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов. При этом числом прогонов определяется заряд ядра и, следовательно, принадлежность данного атома к тому или иному элементу, а суммой числа протонов и числа нейтронов определяется масса ядра. Отсюда следует, что различные изотопы данного элемента отличаются друг от друга числом содержащихся в ядре нейтронов при одинаковом числе протонов. Оба вида частиц, образующих ядра атомов — протоны и нейтроны — объединяются общим названием нуклонов. 

МэВ-нейтроны на заряженных частицах — Справочник химика 21

    Искусственно ядерные реакции вызываются облучением ( бомбардировкой ) исходного вещества ( мишени ) различными частицами, обладающими достаточно большой энергией протонами, нейтронами, а-частицами и т. д. Особенно широко применяется обработка нейтронами. Как уже отмечено, эта незаряженная частица сравнительно легко проникает в ядра различных элементов, включая и тяжелые с большим положительным зарядом. Процесс ведут в специальных установках — ядерных реакторах ( атомных котлах ). Достигаемая мощность потока — до 10 нейтронов на 1 см облучаемой поверх- [c.373]








    Ядра атомов состоят из двух видов элементарных частиц — протонов и нейтронов, представление о таком строении ядра было впервые высказано и обосновано в 1932 г. Д. Д. Иваненко и Е. И. Гапоном (СССР) и Гейзенбергом (Германия). Протон — ядро атома легкого изотопа водорода Н — имеет положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона нейтрон — незаряженная частица. Массы протона и нейтрона почти одинаковы и близки к единице атомного веса. Они больше массы электрона соответственно в 1836,12 и 1838,65 раз. Заряд ядра определяется числом находяш,ихся в нем протонов сумма числа протонов 2 и нейтронов N массовое число А А = 2 -Ь /V.  [c.11]

    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]

    Атомное ядро состоит из двух типов частиц протонов — тяжелых частиц с единичными положительными зарядами и нейтронов— тяжелых частиц, не несущих электрического заряда. [c.9]

    Из этой записи видно, что суммы зарядов слева и справа (94 -I- 10 = 104) и суммы массовых чисел (242 -I- 22 = 259 + 5) равны между собой. Т. к. символ хим. элемента однозначно указывает на его ат. номер (заряд ядра), то при записи Я. р. значения заряда частиц обычно не указывают. Чаще Я. р. записывают короче. Так, Я. р. образования радионуклида С при облучении ядер нейтронами записывают след, образом N(и, рУ С. [c.514]

    Вследствие равенства сумм массовых чисел в правой части уравнения сумма массовых чисел также должна быть 243, значит, массовое число нового элемента 242. Сумма зарядов частиц в левой части уравнения 94 + 2 = 96. Частицы правой части уравнения должны иметь суммарный заряд 96. Нейтрон заряда не имеет, значит, новый элемент имеет заряд 96. Этим элементом будет изотоп кюрия. [c.102]

    Ядра химических элементов состоят из протонов и нейтронов. Ядерные частицы — протон и нейтрон — часто обозначаются общим термином нуклоны. Протон имеет положительный заряд, численно равный заряду электрона 1,6-Ю- э к (4,8-СОЗЕ), нейтрон электронейтрален. Число протонов в ядре равно атомному номеру (2), определяющему положение элемента в периодической системе. Атомные номера известных в настоящее время элементов лежат в интервале от 1 (водород) до 103 (лоуренсий). Полное число нуклонов в ядре называется массовым числом А. Число нейтронов в ядре равно разности А — 2. [c.13]

    Как известно, нейтрон — элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтроны и протоны — составные части ядра, в котором они прочно связаны ядерными силами. Отсутствие электрического заряда обусловливает то, что нейтроны не взаимодействуют с электронными оболочками атомов и не отталкиваются кулоновским полем ядра. Поскольку для проникновения нейтрона в ядро нет потенциального барьера, то нейтрон может пересечь границу ядра, даже если он движется с очень маленькой скоростью. [c.26]

    Ядерная модель атома. Атомы элементов имеют очень сложное строение. В недрах атома найдено множество (несколько сот) различных частиц, получивших название элементарных (субатомных). Некоторые из них стабильны, другие же существуют миллионные доли секунды. Из всей совокупности субатомных частиц для химии фундаментальное значение имеют три протон (заряд +1, масса приблизительно 1 у.е.), нейтрон (заряд = О, масса также приблизительно 1 у.е.) и электрон — дискретная частица отрицательного электричества. Заряд электрона равен 1,602 () Кл, это элементарный электрический заряд (меньшие заряды до сих пор не констатированы). Условно заряд электрона принят равным —1. [c.13]

    То обстоятельство, что при возникновении протона обязательно одновременно порождается и негатрон, связано с законом сохранения электрического заряда так как исходная частица (нейтрон) заряда не имела, суммарный заряд продуктов его распада должен быть равен нулю. Напишем равенство, изображающее превращение нейтрона, причем под символами частиц напишем их массы в невозбужденном и покоящемся состоянии  [c.199]

    Во всех уже изученных физических процессах суммарный электрический заряд частиц замкнутой системы сохраняется постоянным, иначе говоря, суммарный электрический заряд частиц, вступающих в реакцию, равен суммарному электрическому заряду продуктов реакции. Кроме того, во всех ядерных реакциях сохраняется так называемый барионный заряд, который для протона и нейтрона равен +1, а для античастиц — антипротона и антинейтрона —1. Барионный заряд легких частиц — электронов (е и е+), нейтрино мезонов — равен нулю. [c.214]

    Нейтроны — это частицы, входящие в состав ядра атома. Они не имеют заряда, их массовое число равно единице. Нейтроны в свободном состоянии неустойчивы и самопроизвольно распадаются с излучением электрона, превращаясь в протон. Период полураспада не

Заряд — нейтрон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Заряд — нейтрон

Cтраница 1

Заряд нейтрона равен нулю. Следовательно, нейтроны не играют роли в величине заряда ядра атома. Этой же величине равен и порядковый номер хрома.
 [1]

Заряд протона qp e Заряд нейтрона равен нулю.
 [2]

Легко увидеть, что при этом заряд нейтрона равен нулю, а протона 1, как и полагается. Получаются все барионы, входящие в два семейства — восьмерку и десятку. Мезоны состоят из кварка и антикварка. Чертой обозначаются антикварки; их электрический заряд отличается знаком от заряда соответствующего кварка. В пи-мезон странный кварк не входит, пи-мезоны, как мы уже говорили, — частицы со странностью и спином, равными нулю.
 [3]

Так как заряд протона равен заряду электрона и заряд нейтрона равен пулю, то если выключить сильный взаимодействия, взаимодействие протона с электромагнитным полем А будет обычным взаимодействием дираковской частицы — Yp / V У нейтрона же электромагнитное взаимодействие отсутствовало бы.
 [4]

Обозначения: 67 — разность зарядов электрона и протона; q — заряд нейтрона; qg — абсолютная величина заряда электрона.
 [5]

Ядро состоит из заряженных положительно элементарных частиц — протонов и не несущих заряда нейтронов.
 [7]

В основу современных представлений о строении материи положено утверждение о существовании атомов вещества, состоящих из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов, образующих положительно заряженное ядро, и отрицательно заряженных вращающихся вокруг ядра электронов. Энергетические уровни электронов, согласно этой теории, носят дискретный характер, а потеря или приобретение ими некоторой дополнительной энергии рассматривается как переход с одного разрешенного энергетического уровня на другой. При этом дискретный характер энергетических электронных уровней становится причиной такого же дискретного поглощения или излучения электроном энергии при переходе с одного энергетического уровня на другой.
 [8]

Мы принимали, что заряд атома или молекулы полностью определяется скалярной суммой q Z ( q Nqn, где Z — число пар электрон — протон, ( q qp — qe — разность зарядов электрона и протона, Л — число нейтронов, a qn — заряд нейтрона.
 [9]

Заряд ядра определяется только числом протонов Z, а его массовое число А совпадает с полным числом протонов и нейтронов. Поскольку заряд нейтрона равен нулю, электрическое взаимодействие по закону Кулона между двумя нейтронами, а также между протоном и нейтроном отсутствует. В то же время между двумя протонами действует электрическая сила отталкивания.
 [10]

Заряд — нейтрон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Заряд — нейтрон

Cтраница 1

Заряд нейтрона равен нулю. Следовательно, нейтроны не играют роли в величине заряда ядра атома. Этой же величине равен и порядковый номер хрома.
 [1]

Заряд протона qp e Заряд нейтрона равен нулю.
 [2]

Легко увидеть, что при этом заряд нейтрона равен нулю, а протона 1, как и полагается. Получаются все барионы, входящие в два семейства — восьмерку и десятку. Мезоны состоят из кварка и антикварка. Чертой обозначаются антикварки; их электрический заряд отличается знаком от заряда соответствующего кварка. В пи-мезон странный кварк не входит, пи-мезоны, как мы уже говорили, — частицы со странностью и спином, равными нулю.
 [3]

Так как заряд протона равен заряду электрона и заряд нейтрона равен пулю, то если выключить сильный взаимодействия, взаимодействие протона с электромагнитным полем А будет обычным взаимодействием дираковской частицы — Yp / V У нейтрона же электромагнитное взаимодействие отсутствовало бы.
 [4]

Обозначения: 67 — разность зарядов электрона и протона; q — заряд нейтрона; qg — абсолютная величина заряда электрона.
 [5]

Ядро состоит из заряженных положительно элементарных частиц — протонов и не несущих заряда нейтронов.
 [7]

В основу современных представлений о строении материи положено утверждение о существовании атомов вещества, состоящих из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов, образующих положительно заряженное ядро, и отрицательно заряженных вращающихся вокруг ядра электронов. Энергетические уровни электронов, согласно этой теории, носят дискретный характер, а потеря или приобретение ими некоторой дополнительной энергии рассматривается как переход с одного разрешенного энергетического уровня на другой. При этом дискретный характер энергетических электронных уровней становится причиной такого же дискретного поглощения или излучения электроном энергии при переходе с одного энергетического уровня на другой.
 [8]

Мы принимали, что заряд атома или молекулы полностью определяется скалярной суммой q Z ( q Nqn, где Z — число пар электрон — протон, ( q qp — qe — разность зарядов электрона и протона, Л — число нейтронов, a qn — заряд нейтрона.
 [9]

Заряд ядра определяется только числом протонов Z, а его массовое число А совпадает с полным числом протонов и нейтронов. Поскольку заряд нейтрона равен нулю, электрическое взаимодействие по закону Кулона между двумя нейтронами, а также между протоном и нейтроном отсутствует. В то же время между двумя протонами действует электрическая сила отталкивания.
 [10]

4.4: Свойства протонов, нейтронов и электронов

Цели обучения

• Опишите расположение, заряды и массы трех основных субатомных частиц.
• Определите количество протонов и электронов в атоме.
• Определите атомную единицу массы (а.е.м.).

Атомная теория Далтона многое объяснила о материи, химических веществах и химических реакциях. Тем не менее, это было не совсем точно, потому что вопреки тому, что полагал Дальтон, атомы на самом деле могут быть разбиты на более мелкие субъединицы или субатомные частицы.Мы очень подробно говорили об электроне, но нас интересуют еще две частицы: протоны и нейтроны. Мы уже узнали, что Дж. Дж. Томсон открыл отрицательно заряженную частицу, названную электроном . Резерфорд предположил, что эти электроны вращаются вокруг положительного ядра. В последующих экспериментах он обнаружил, что в ядре есть положительно заряженная частица меньшего размера, которая называется протоном . Есть третья субатомная частица, известная как нейтрон.

Электронов

Электроны — это один из трех основных типов частиц, из которых состоят атомы. Два других типа — протоны и нейтроны. В отличие от протонов и нейтронов, которые состоят из более мелких и простых частиц, электроны являются элементарными частицами, которые не состоят из более мелких частиц. Это тип элементарных частиц, называемых лептонами. Все лептоны имеют электрический заряд \ (- 1 \) или \ (0 \). Электроны очень маленькие. Масса электрона составляет всего около 1/2000 массы протона или нейтрона, поэтому электроны практически ничего не вносят в общую массу атома.Электроны имеют электрический заряд \ (- 1 \), который равен, но противоположен заряду протона, который равен \ (+ 1 \). Все атомы имеют такое же количество электронов, что и протоны, поэтому положительный и отрицательный заряды «уравновешиваются», делая атомы электрически нейтральными.

В отличие от протонов и нейтронов, которые находятся внутри ядра в центре атома, электроны находятся вне ядра. Поскольку противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу, отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру.Эта сила притяжения заставляет электроны постоянно перемещаться через пустое пространство вокруг ядра. Рисунок ниже — это обычный способ представления структуры атома. Он показывает электрон как частицу, вращающуюся вокруг ядра, подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Однако это неверная точка зрения, поскольку электроны более сложны, как показывает квантовая механика.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Электроны намного меньше протонов или нейтронов. Если бы масса электронов была с пенни, протон или нейтрон имели бы массу большого шара для боулинга!

Протоны

Протон — одна из трех основных частиц, составляющих атом.{-15} \) метров.

Как вы уже догадались по названию, нейтрон нейтрон. Другими словами, он совершенно не заряжен и поэтому не привлекается и не отталкивается от других объектов. Нейтроны есть в каждом атоме (за одним исключением), и они связаны вместе с другими нейтронами и протонами в атомном ядре.

Прежде чем двигаться дальше, мы должны обсудить, как различные типы субатомных частиц взаимодействуют друг с другом. Когда дело касается нейтронов, ответ очевиден.Поскольку нейтроны не притягиваются и не отталкиваются от объектов, они на самом деле не взаимодействуют с протонами или электронами (за исключением того, что они связаны с ядром с протонами).

Хотя электроны, протоны и нейтроны — все типы субатомных частиц, они не все одинакового размера. Когда вы сравниваете массы электронов, протонов и нейтронов, вы обнаруживаете, что электроны имеют чрезвычайно малую массу по сравнению с протонами или нейтронами. С другой стороны, массы протонов и нейтронов довольно похожи, хотя технически масса нейтрона немного больше массы протона.Поскольку протоны и нейтроны намного массивнее электронов, почти вся масса любого атома приходится на ядро, которое содержит все нейтроны и протоны.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \) дает свойства и расположение электронов, протонов и нейтронов. В третьем столбце показаны массы трех субатомных частиц в «атомных единицах массы».«Атомная единица массы (\ (\ text {amu} \)) определяется как одна двенадцатая массы атома углерода-12. Атомные единицы массы (\ (\ text {amu} \)) полезны, потому что, как вы можете видеть, масса протона и масса нейтрона в этой системе единиц почти точно равна \ (1 \).

Отрицательный и положительный заряды равной величины компенсируют друг друга. Это означает, что отрицательный заряд электрона идеально уравновешивает положительный заряд протона. Другими словами, нейтральный атом должен иметь ровно один электрон на каждый протон.Если нейтральный атом имеет 1 протон, он должен иметь 1 электрон. Если у нейтрального атома 2 протона, у него должно быть 2 электрона. Если у нейтрального атома 10 протонов, у него должно быть 10 электронов. Вы уловили идею. Чтобы быть нейтральным, атом должен иметь одинаковое количество электронов и протонов.

Сводка

• Электроны — это разновидность субатомных частиц с отрицательным зарядом.
• Протоны — это субатомные частицы с положительным зарядом. Протоны связаны вместе в ядре атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Нейтроны — это тип субатомных частиц без заряда (они нейтральны). Как и протоны, нейтроны связаны с ядром атома в результате сильного ядерного взаимодействия.
• Протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу, но оба они намного массивнее электронов (примерно в 2000 раз массивнее электрона).
• Положительный заряд протона по величине равен отрицательному заряду электрона. В результате в нейтральном атоме должно быть равное количество протонов и электронов.
• Атомная единица массы (а.е.м.) — единица массы, равная одной двенадцатой массы атома углерода-12.

Добавления и авторство

Эта страница была создана на основе контента следующими участниками и отредактирована (тематически или широко) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, представлением и качеством платформы:

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Атомы — очень маленькие частицы материи.Есть много разных типов атомов, каждый со своим именем, массой и размером. Эти различные типы атомов называются химическими элементами. Химические элементы организованы в периодической таблице. Примеры элементов — водород и золото.

Атомы очень маленькие, но их точный размер зависит от элемента. Атомы имеют ширину от 0,1 до 0,5 нанометров. ^[1] Один нанометр примерно в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса. ^[2] Из-за этого атомы невозможно увидеть без специальных инструментов.Ученые узнают, как они работают и взаимодействуют с другими атомами посредством экспериментов.

Атомы могут соединяться вместе, образуя молекулы: например, два атома водорода и один атом кислорода объединяются, образуя молекулу воды. Когда атомы соединяются вместе, это называется химической реакцией.

Атомы состоят из трех видов более мелких частиц: протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны тяжелее и остаются в центре атома, который называется ядром. Ядро окружено облаком легких электронов, которые притягиваются к протонам в ядре электромагнитной силой, потому что имеют противоположные электрические заряды.

Число протонов в атоме определяет, какой это химический элемент, это число иногда называют его атомным номером. Например, водород имеет один протон, а сера — 16 протонов. Поскольку масса нейтронов и протонов очень похожа, а масса электронов очень мала, мы можем назвать количество протонов и нейтронов в атоме его атомной массой. ^[3]

Атомы движутся быстрее, когда они находятся в газовой форме (потому что они могут свободно перемещаться), чем в жидкой форме и твердом веществе.В твердых материалах атомы плотно упакованы рядом друг с другом, поэтому они вибрируют, но не могут двигаться (нет места), как атомы в жидкостях.

Слово «атом» происходит от греческого (ἀτόμος) «atomos», неделимый, , от (ἀ) -, не, и τόμος, разрез. Первое историческое упоминание слова «атом» произошло из работ греческого философа Демокрита около 400 г. до н. Э. Атомная теория оставалась в основном философским предметом, практически не подвергавшимся научным исследованиям или исследованиям, до развития химии в 1650-х годах.

В 1777 году французский химик Антуан Лавуазье впервые определил термин элемент . Он сказал, что элемент — это любое основное вещество, которое не может быть разложено на другие вещества химическими методами. Любое вещество, которое могло быть расщеплено, было соединением . ^[4]

В 1803 году английский философ Джон Дальтон предположил, что элементы представляют собой крошечные твердые шары, состоящие из атомов. Дальтон считал, что все атомы одного элемента имеют одинаковую массу.Он сказал, что соединения образуются, когда соединяются атомы более чем одного элемента. Согласно Дальтону, в определенном соединении атомы элементов соединения всегда сочетаются одинаковым образом.

В 1827 году британский ученый Роберт Браун рассмотрел пыльцевые зерна в воде под своим микроскопом. Зерна пыльцы, казалось, покачивались. Браун использовал атомную теорию Далтона для описания закономерностей их движения. Это называлось броуновским движением . В 1905 году Альберт Эйнштейн использовал математику, чтобы доказать, что кажущиеся случайными движения были вызваны реакциями атомов, и тем самым окончательно доказал существование атома. ^[5]
В 1869 году русский ученый Дмитрий Менделеев опубликовал первую версию таблицы Менделеева. В периодической таблице элементы группируются по их атомным номерам (сколько в них протонов. Обычно это то же самое, что и количество электронов).
Элементы в одном столбце или периоде обычно имеют похожие свойства. Например, гелий, неон, аргон, криптон и ксенон находятся в одном столбце и имеют очень похожие свойства. Все эти элементы представляют собой газы, не имеющие цвета и запаха.Кроме того, они не могут соединяться с другими атомами с образованием соединений. Вместе они известны как благородные газы. ^[4]

Физик Дж. Дж. Томсон был первым человеком, открывшим электроны. Это произошло, когда он работал с катодными лучами в 1897 году. Он понял, что они имеют отрицательный заряд, в отличие от протонов (положительный) и нейтронов (без заряда). Томсон создал модель сливового пудинга, в которой говорилось, что атом подобен сливовому пудингу: сушеные фрукты (электроны) застревают в пудинге (протонах).В 1909 году ученый по имени Эрнест Резерфорд использовал эксперимент Гейгера – Марсдена, чтобы доказать, что большая часть атома находится в очень маленьком пространстве, называемом атомным ядром. Резерфорд взял фотопластину и накрыл ее золотой фольгой, а затем выстрелил в нее альфа-частицами (состоящими из двух протонов и двух нейтронов, склеенных вместе). Многие частицы прошли через золотую фольгу, что доказало, что атомы в основном представляют собой пустое пространство. Электроны настолько малы, что составляют всего 1% от массы атома. ^[6]

В 1913 году Нильс Бор представил модель Бора.Эта модель показала, что электроны движутся вокруг ядра по фиксированным круговым орбитам. Это было более точным, чем модель Резерфорда. Однако это все еще было не совсем правильно. Усовершенствования модели Бора были внесены с момента ее появления.

В 1925 году химик Фредерик Содди обнаружил, что некоторые элементы периодической таблицы содержат более одного вида атомов. ^[7]
Например, любой атом с двумя протонами должен быть атомом гелия. Обычно ядро ​​гелия также содержит два нейтрона.Однако у некоторых атомов гелия есть только один нейтрон. Это означает, что они действительно являются гелием, потому что элемент определяется числом протонов, но они также не являются нормальным гелием. Содди назвал такой атом с другим числом нейтронов изотопом . Чтобы узнать название изотопа, мы смотрим, сколько протонов и нейтронов он имеет в своем ядре, и добавляем это к названию элемента. Итак, атом гелия с двумя протонами и одним нейтроном называется гелием-3, а атом углерода с шестью протонами и шестью нейтронами называется углеродом-12.Однако, когда он разработал свою теорию, Содди не мог быть уверен, что нейтроны действительно существуют. Чтобы доказать, что они реальны, физик Джеймс Чедвик и группа других создали масс-спектрометр. ^[8] Масс-спектрометр фактически измеряет массу и вес отдельных атомов. Этим Чедвик доказал, что для того, чтобы объяснить весь вес атома, должны существовать нейтроны.

В 1937 году немецкий химик Отто Хан стал первым человеком, создавшим ядерное деление в лаборатории.Он обнаружил это случайно, когда стрелял нейтронами в атом урана, надеясь создать новый изотоп. ^[9] Однако он заметил, что вместо нового изотопа уран просто превратился в атом бария, атом меньшего размера, чем уран. Судя по всему, Хан «сломал» атом урана. Это была первая в мире зарегистрированная реакция ядерного деления. Это открытие в конечном итоге привело к созданию атомной бомбы.

В 20 веке физики углубились в загадки атома.Используя ускорители частиц, они обнаружили, что протоны и нейтроны на самом деле состоят из других частиц, называемых кварками.

Самая точная модель основана на уравнении Шредингера. Шредингер понял, что электроны существуют в облаке вокруг ядра, которое называется электронным облаком. В электронном облаке невозможно точно знать, где находятся электроны. Уравнение Шредингера используется, чтобы выяснить, где, скорее всего, находится электрон. Эта область называется орбиталью электрона.

Детали [изменить | изменить источник]

Сложный атом состоит из трех основных частиц; протон, нейтрон и электрон. Изотоп водорода Водород-1 не имеет нейтронов, только один протон и один электрон. Протоны имеют положительный электрический заряд, а электроны — отрицательный. Положительный ион водорода не имеет электронов, только один протон. Эти два примера — единственные известные исключения из правила, согласно которому все остальные атомы имеют по крайней мере по одному протону, по одному нейтрону и по одному электрону.

Электроны являются самыми маленькими из трех атомных частиц, их масса и размер слишком малы, чтобы их можно было измерить с помощью современных технологий. ^[10] У них отрицательный заряд. Протоны и нейтроны имеют одинаковый размер и вес, ^[10] протонов заряжены положительно, а нейтроны не имеют заряда.
Большинство атомов имеют нейтральный заряд; поскольку количество протонов (положительных) и электронов (отрицательных) одинаково, заряды уравновешиваются до нуля. Однако в ионах (разное количество электронов) это не всегда так, и они могут иметь положительный или отрицательный заряд.Протоны и нейтроны состоят из кварков двух типов; вверх-кварки и вниз-кварки. Протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего кварка, а нейтрон состоит из двух нижних кварков и одного верхнего кварка.

Ядро

[изменить | изменить источник]

Ядро находится в центре атома. Он состоит из протонов и нейтронов. Обычно в природе две вещи с одинаковым зарядом отталкиваются или стреляют друг от друга. Поэтому долгое время для ученых оставалось загадкой, как положительно заряженные протоны в ядре остаются вместе.Они решили эту проблему, найдя частицу под названием глюон . Его название происходит от слова клей , поскольку глюоны действуют как атомный клей, склеивая протоны вместе с помощью сильной ядерной силы . Именно эта сила удерживает вместе кварки, из которых состоят протоны и нейтроны.

Диаграмма, показывающая основную трудность ядерного синтеза, тот факт, что протоны, которые имеют положительный заряд, отталкиваются друг от друга, когда сталкиваются друг с другом.

Число нейтронов по отношению к протонам определяет, является ли ядро ​​стабильным или подвергается радиоактивному распаду.Когда нейтронов или протонов слишком много, атом пытается уравнять числа, избавляясь от лишних частиц. Он делает это путем испускания излучения в форме альфа-, бета- или гамма-распада. ^[11] Ядра могут изменяться и другими способами. Ядерное деление — это когда ядро ​​разделяется на два меньших ядра, высвобождая много накопленной энергии. Это высвобождение энергии делает ядерное деление полезным для создания бомб и электричества в виде ядерной энергии.
Другой способ изменения ядер — это ядерный синтез, когда два ядра соединяются или сливаются, образуя более тяжелое ядро.Этот процесс требует огромного количества энергии, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание между протонами, поскольку они имеют одинаковый заряд. Такие высокие энергии чаще всего встречаются у таких звезд, как наше Солнце, которое превращает водород в топливо.

электронов [изменить | изменить источник]

Электроны вращаются вокруг ядра или вращаются вокруг него. Их называют электронным облаком атома . Они притягиваются к ядру из-за электромагнитной силы. Электроны имеют отрицательный заряд, а ядро ​​всегда имеет положительный заряд, поэтому они притягиваются друг к другу.Вокруг ядра одни электроны находятся дальше, чем другие, в разных слоях. Эти электронные оболочки называются . У большинства атомов первая оболочка имеет два электрона, а все последующие — восемь. Исключения редки, но они случаются и их трудно предсказать. ^[12] Чем дальше электрон от ядра, тем слабее ядро ​​притягивает его. Вот почему более крупные атомы с большим количеством электронов легче реагируют с другими атомами.
Электромагнетизм ядра недостаточно силен, чтобы удерживать свои электроны, и атомы теряют электроны из-за сильного притяжения более мелких атомов. ^[13]

Некоторые элементы и многие изотопы имеют так называемое нестабильное ядро ​​ . Это означает, что ядро ​​либо слишком велико, чтобы удерживаться вместе ^[14] , либо имеет слишком много протонов или нейтронов. Когда это происходит, ядро ​​должно избавиться от избыточной массы или частиц. Это происходит с помощью излучения. Атом, который делает это, можно назвать радиоактивным . Нестабильные атомы продолжают оставаться радиоактивными до тех пор, пока они не потеряют достаточно массы / частиц, чтобы стать стабильными.Все атомы с атомным номером выше 82 (82 протона, свинец) радиоактивны. ^[14]

Есть три основных типа радиоактивного распада; альфа, бета и гамма. ^[15]

• Альфа-распад — это когда атом выстреливает частицу, имеющую два протона и два нейтрона. По сути, это ядро ​​гелия. В результате получается элемент с атомным номером два меньше, чем раньше. Так, например, если атом бериллия (атомный номер 4) прошел через альфа-распад, он стал бы гелием (атомный номер 2).Альфа-распад происходит, когда атом слишком велик и ему нужно избавиться от некоторой массы.
• Бета-распад — это когда нейтрон превращается в протон или протон превращается в нейтрон. В первом случае атом выбрасывает электрон. Во втором случае это позитрон (как электрон, но с положительным зарядом). Конечным результатом является элемент с атомным номером на один больше или на один меньше, чем раньше. Бета-распад происходит, когда в атоме слишком много протонов или слишком много нейтронов.
• Гамма-распад — это когда атом испускает гамма-луч или волну.Это случается при изменении энергии ядра. Обычно это происходит после того, как ядро ​​уже прошло альфа- или бета-распад. Нет никаких изменений в массе, атомном номере или атоме, только в запасе энергии внутри ядра.

Каждый радиоактивный элемент или изотоп имеет период полураспада . Вот сколько времени требуется половине любого образца атомов этого типа, чтобы распадаться, пока они не станут другим стабильным изотопом или элементом. ^[16] Большие атомы или изотопы с большой разницей между числом протонов и нейтронов, следовательно, будут иметь длительный период полураспада, потому что они должны потерять больше нейтронов, чтобы стать стабильными.

Мария Кюри открыла первую форму излучения. Она нашла элемент и назвала его радием. Она также была первой женщиной-лауреатом Нобелевской премии.

Фредерик Содди провел эксперимент по наблюдению за распадом радия. Он поместил образец в электрическую лампочку и подождал, пока он распадется. Внезапно в колбе появился гелий (содержащий 2 протона и 2 нейтрона), и в этом эксперименте он обнаружил, что у этого типа излучения есть положительный заряд.

Джеймс Чедвик открыл нейтрон, наблюдая за продуктами распада различных типов радиоактивных изотопов.Чедвик заметил, что атомный номер элементов был меньше общей атомной массы атома. Он пришел к выводу, что электроны не могут быть причиной дополнительной массы, потому что у них почти нет массы.

Энрико Ферми использовал нейтроны, чтобы стрелять ими по урану. Он обнаружил, что уран распадается намного быстрее, чем обычно, и производит много альфа- и бета-частиц. Он также считал, что уран превратился в новый элемент, который он назвал гесперием.

Отто Хан и Фриц Штрассманн повторили эксперимент Ферми, чтобы увидеть, действительно ли был создан новый элемент гесперий.Они обнаружили две новые вещи, которых не заметил Ферми. При использовании большого количества нейтронов ядро ​​атома расщепляется, производя много тепловой энергии. Также уже были обнаружены продукты деления урана: торий, палладий, радий, радон и свинец.

Затем Ферми заметил, что при делении одного атома урана вылетает больше нейтронов, которые затем расщепляют другие атомы, создавая цепные реакции. Он понял, что этот процесс называется ядерным делением и может создавать огромное количество тепловой энергии.

Именно это открытие Ферми привело к разработке первой ядерной бомбы под кодовым названием «Тринити».

Объяснение того, почему нейтроны в ядре стабильны, а свободные нейтроны нестабильны

Объяснение того, почему нейтроны в ядре стабильны, а свободные нейтроны нестабильны

Когда нейтрон был открыт в 1933 году, его широко приветствовали как объяснение.
за несоответствие между структурой таблицы Менделеева и порядком элементов
в зависимости от их атомного веса.Нейтрон был провозглашен фундаментальной частицей Вселенной
наравне с протоном и электроном. Представьте себе смятение физиков, обнаруживших, что
свободные нейтроны нестабильны и распадаются на пары протонов и электронов с периодом полураспада
18 мин. И все же нейтроны внутри ядер оказались совершенно стабильными, а может, и не совсем.
совершенно стабильный, потому что некоторые нуклиды являются бета-излучателями.

Стабильность нейтронов внутри ядер объясняется задействованными энергиями.
в распаде нейтрона, спина которого спарена с протоном.Хотя правильное объяснение
не с точки зрения электростатической силы, стоит посмотреть на эту силу для дейтрона. А
дейтрон — это протон и нейтрон, вращающиеся вокруг своего центра масс. Протон и нейтрон
удерживаются вместе спиновой парной силой и ядерной сильной силой. Потенциальная энергия
дейтрона отрицательна, и для разделения дейтрона требуется подвод энергии.
Но если нейтрон дейтрона распадется на протон, дейтрон станет парой протонов на небольшом расстоянии.
Кроме.Потенциальную энергию такого расположения легко вычислить. Он основан на
формула

V = ke² / с

где k — постоянная, e — заряд протона, s — расстояние разделения
центры нуклонов. Таким образом

V = 9 × 10 ⁹ (1,6 × 10 ^-19 ) ² / (2,25 × 10 ^-15 )

V = 1.024 × 10 ^-13 джоулей
V = (1.024 × 10 ^-13 ) (6.24 × 10 ¹⁸ ) электрон-вольт
V = 6.4 × 10 ⁵ эВ

В = 0.64 МэВ (миллион электрон-вольт)

Таким образом, чтобы сдвинуть нуклоны дейтрона в пару спинов протонов, потребуется вложить 0,64 МэВ энергии. Нет места для
эта энергия должна исходить, чтобы нейтрон в паре с протоном был стабильным. Однако это не ответ на вопрос о стабильности
нейтроны внутри ядер. Причина, по которой сказанное выше не является ответом на вопрос стабильности нейтронов, состоит в том, что электрон не учитывался в вычислениях.
Создание пары протон-электрон при таком разделении создаст отрицательную потенциальную энергию -0.64 МэВ. Так распад
нейтрону не препятствует электростатическая сила.

Важно понимать, что, хотя нейтрон электрически нейтрален, он имеет распределение заряда. Есть положительный электрический заряд
внутри нейтрона, который уравновешивается отрицательным зарядом по направлению к поверхности. Распределение заряда протона полностью положительное.

Энергии связи трех типов спинового спаривания примерно равны сдвигу от спинового спаривания нейтрона и протона к
протон-протонное спиновое спаривание не предотвратит распад нейтрона.

Возможная альтернатива — так называемое сильное ядерное взаимодействие. Согласно общепринятой теории строения ядра взаимодействие
сила между всеми комбинациями нейтронов и протонов притяжения одинаковой величины.
Таким образом, согласно общепринятому
Согласно теории, нет ничего, что могло бы предотвратить распад нейтрона внутри ядра.

Существует альтернатива общепринятому под названием
Альфа-модуль Модель ядерной
состав. Согласно этой теории протоны и нейтроны имеют сильный силовой заряд.Если сильный силовой заряд протона
обозначается как +1, то нейтрон равен −2/3. Таким образом, разные нуклоны притягиваются друг к другу и подобно
один отталкивается. Ядро удерживается спариванием нуклонов и притяжением нейтронов и протонов.
друг для друга. Следовательно, если бы нейтрон в дейтроне
распада потенциальная энергия из-за сильного взаимодействия переключится с энергии, основанной на притяжении, пропорциональном 2/3
к единице, основанной на отталкивании, пропорциональном 1.Это не уравновешивается влиянием на электрон, создаваемым
распад. На электроны не действует сильное ядерное взаимодействие. Без источника этой дополнительной энергии
нейтрон не может распадаться. Следовательно, нейтрон в дейтроне стабилен.

В более сложном ядре, таком как альфа-частица, применимо то же самое, но с дополнительным усложняющим фактором
что нейтроны связаны спинами друг с другом, а также с протонами. Спин-спин эксклюзив в смысле
что нуклон может образовывать спиновую пару с одним и только одним нуклоном одного и того же типа и одним-единственным нуклоном противоположного типа.
тип.Таким образом, в альфа-частице, если нейтрон распадается, создается нарушение правила исключительности. То же самое относится и к более
сложные ядра, потому что нуклоны, где это возможно, сформированы в модули формы -n-p-p-n- или, что эквивалентно
-п-н-н-п-.

Распад свободных нейтронов возможен по энергии, потому что масса нейтрона больше суммы масс нейтронов.
протон и электрон распадаются. Но там, где нейтрон спарен с протоном, его распад по энергии невозможен и, следовательно, такой
нейтроны внутри ядер стабильны.Это соответствует альфа-модульной модели ядерной структуры. Обычная модель
Ядерной структуре нечего сказать по этому поводу.

Что такое нейтрон? (с картинками)

Нейтрон — это крошечная субатомная частица, которую можно найти практически во всех формах обычного вещества, за единственным стабильным исключением, являющимся атомом водорода. Дом частицы находится в ядре атома, где она тесно связана с протонами посредством сильного ядерного взаимодействия, самого сильного взаимодействия в природе.Нейтроны составляют примерно половину веса обычного вещества по объему.

Нейтроны находятся в ядре атома и составляют половину веса атома.

Эта частица получила свое название, потому что она электрически нейтральна.Это можно увидеть как столкновение протона и электрона. Поскольку обе эти частицы имеют противоположный заряд одинаковой величины, их слияние приводит к беззарядной частице. Отсутствие заряда может затруднить обнаружение нейтронов, но были разработаны методы наблюдения за ними, в которых используется то, как они взаимодействуют с ядрами различных атомов. Иногда частицы могут вести себя заряженными ограниченно, потому что их составляющие, кварки, имеют небольшой заряд.

Нейтроны можно найти практически во всех формах обычного вещества.

Нормальные атомы имеют сбалансированное количество протонов и нейтронов в своем ядре. Например, гелий имеет два протона и два нейтрона, а железо — 26 протонов и 26 нейтронов. Когда этот баланс нарушается, атом называют изотопом, хотя технически нормальные атомы — это просто изотопы, которые стабильны, а слово «изотоп» в разговорной речи используется для описания нестабильных атомных вариантов.

Нейтрон был первоначально открыт в 1930 году. Его античастица, антинейтрон, была открыта в 1956 году. Хотя это субатомная частица, нейтрон не является фундаментальным. Он состоит из двух нижних кварков и одного верхнего кварка, что делает его классифицированным как барион.Тот факт, что он состоит из более мелких частей, не предполагался до 1961 года.

Эта частица имеет такую ​​же массу, что и ее ядерный партнер, протон, за исключением того, что она немного больше. Он может существовать вне ядра атома, но только в течение примерно 15 минут.По истечении этого времени он претерпевает процесс, называемый бета-распадом, в результате чего он распадается на протон, электрон и антинейтрино.

Понимание нейтронов сыграло решающую роль в развитии ядерной энергетики и ядерного оружия. При распаде нестабильные изотопы выделяют эти частицы, что может вызвать цепные ядерные реакции.Большие стержни, вставленные в ядерные реакторы, существуют для ограничения количества прыгающих вокруг нейтронов.

Нейтроны можно использовать в нейтронных микроскопах для создания изображений.

Число протонов и нейтронов

Число протонов и нейтронов — атом определяет элемент
Самый чистый тип атома называется элементом.Атомы состоят из трех видов более мелких частиц: протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны состоят из еще более мелких частиц, называемых кварками. Количество протонов, количество нейтронов и количество электронов в атоме определяют, что это за элемент.

• Атомы состоят из трех видов мелких частиц: протонов, нейтронов и электронов.
• Атомы должны иметь одинаковое количество протонов и электронов.

Ядро находится в центре атома и содержит протоны и нейтроны.Эти более мелкие частицы — протоны, нейтроны и электроны — обладают разными свойствами.

Число протонов и нейтронов

Число протонов и нейтронов — что такое электроны?
Напоминание об определении перед тем, как научиться вычислять числа. Электроны — это крошечные, очень легкие частицы, имеющие отрицательный электрический заряд. В атомах должно быть равное количество протонов и электронов.

Число протонов и нейтронов — что такое протоны?
Протоны намного крупнее и тяжелее электронов и имеют положительный заряд.В атомах должно быть равное количество протонов и электронов.

Число протонов и нейтронов — что такое нейтроны?
Нейтроны большие и тяжелые, как протоны, однако нейтроны не имеют электрического заряда.

Число протонов и нейтронов — Как найти атомный номер элемента
Каждый элемент имеет уникальный символ элемента и уникальный атомный номер, доступ к которому можно получить через Периодическую таблицу с атомной массой.

• Определение: атомный номер — это количество протонов в атоме элемента.

Периодическая таблица — действительно важный инструмент для студентов-химиков, позволяющий им узнавать названия элементов по их атомному номеру. Химические элементы периодической таблицы перечислены в порядке атомного номера. Вы также можете найти в нижней части этой страницы краткую таблицу всех элементов и их атомных номеров в числовом порядке.

Число протонов и нейтронов — Как найти число протонов — Примеры
Атомный номер основан на количестве протонов в атоме элемента.(Примечание: атомы также должны иметь равное количество протонов и электронов.) Итак, если мы знаем атомный номер элемента, то мы также знаем, сколько протонов в элементе.

• Пример 1 — Число протонов в золоте: элемент Золото (символ Au) имеет атомный номер 79. Любой атом, который содержит ровно 79 протонов в своем ядре, является атомом золота. Таким образом, число протонов в атоме золота составляет 79.
• Пример 2 — Число протонов в серебре: элемент Серебро (символ Ag) имеет атомный номер 47.Любой атом, который содержит в своем ядре ровно 47 протонов, является атомом серебра. Таким образом, число протонов в атоме серебра равно 47.
• Пример 3 — Число протонов в неоне: элемент Неон (символ Ne) имеет атомный номер 10. Любой атом, который содержит ровно 10 протонов в своем ядре, является атомом. из золота. Таким образом, число протонов в атоме золота равно 10.

Добавление или удаление протонов из ядра атома создает другой элемент. Например, удаление одного протона из атома Золота создает атом Платины (Платина имеет атомный номер 78, следовательно, количество протонов = 78.) Добавление одного протона из атома Золота создает атом Меркурия (Меркурий имеет атомный номер 80, следовательно, количество протонов = 80). Обратитесь к таблице ниже и определите количество протонов в различных элементах.

Число протонов и нейтронов — Как найти массовое атомное число
Расчет числа нейтронов в атоме или элементе немного сложнее. Для этого расчета вам необходимо установить атомный вес, исходя из которого вы сможете установить томическое массовое число A .Атомный вес или масса — это, по сути, измерение общего числа частиц в ядре атома. Атомное массовое число определяется округлением атомного веса до ближайшего целого числа. Периодическая таблица с атомной массой даст вам атомный вес или атомную массу элементов.

Атомное массовое число = атомный вес элемента, округленное до ближайшего целого числа

Итак, если мы знаем количество протонов и нейтронов в атоме (элементе), мы можем определить атомное массовое число

• Пример 1 — Атомная масса золота: элемент Золото (символ Au) имеет атомный номер 79.Таким образом, число протонов в атоме золота составляет 79. Атомная масса золота составляет 196,97. Округлить до ближайшего целого числа. Следовательно, атомное массовое число золота составляет 197.
• Пример 2 — Атомная масса серебра: элемент Серебро (символ Ag) имеет атомный номер 47. Следовательно, количество протонов в атоме серебра равно 47. Серебро имеет атомный номер Масса масса 107,87. Округлить до ближайшего целого числа. Следовательно, атомное массовое число серебра составляет 108.
• Пример 3 — Атомная масса неона: элемент Неон (символ Ne) имеет атомный номер 10.Таким образом, количество протонов в атоме неона равно 10. Неон имеет атомную массу 20,18. Округлить до ближайшего целого числа. Таким образом, массовое атомное число неона равно 20.

Число протонов и нейтронов — Как найти число нейтронов
Мы можем определить количество нейтронов в атоме или элементе, используя уже имеющуюся информацию. Чтобы найти количество нейтронов, вычтите атомное массовое число из атомного номера.

Количество нейтронов = массовое число — атомное число

• Пример 1 — Элемент Золото (символ Au).Атомное массовое число золота составляет 197 и имеет атомный номер 79. Число нейтронов в золоте составляет 197 — 79 = 118
• Пример 2 — Элемент Серебро (символ Ag). Число нейтронов в серебре: № атомной массы. серебра 108 и имеет атомный номер 47. Число нейтронов в неоне 108 — 47 = 61
• Пример 3 — Элемент Неон (символ Ne). Атомное массовое число неона 20 и атомный номер из 10. Число нейтронов в неоне составляет 20-10 = 10

Добавление или удаление протонов из ядра атома создает другой элемент, но добавление или удаление нейтронов из ядра атома не создать другой элемент.Сравните количество нейтронов и протонов в таблице ниже.

Числовой список атомных номеров элементов

Числовой список атомных номеров элементов

Нейтроны отталкиваются друг от друга посредством сильной ядерной силы, как и протоны. Ядра удерживаются вместе за счет образования спиновых пар нуклонов и притяжения между нейтронами и протонами.

Черные квадраты показывают, что нуклон не взаимодействует с самим собой.

Инкрементальная энергия связи нейтрона — это разница в энергии связи нуклида с n нейтронами и p протонами.
и нуклида с n-1 нейтронами и p протонами. На диаграммах ниже взаимодействия нуклида с (n-1) нейтронами
и p протонов показаны цветом.

Вычитание исключает все взаимодействия протонов p друг с другом. Это также устраняет взаимодействие
n-1 нейтронов друг с другом и n-1 нейтронов с p протонами.Остались взаимодействия n-го
нейтрон с другими n-1 нейтронами и взаимодействие n-го нейтрона с p-м протоном.

Теперь рассмотрим разницу между IBE для n нейтронов и p протонов и IBE для n нейтронов и p-1 протонов. На схемах
ниже взаимодействия IBE для нуклида с протонами (p-1) показаны цветными.

Вычитание исключает взаимодействия n-го нейтрона с другими (n-1) нейтронами.Это также устраняет взаимодействия
n-го с протонами (p-1). Что осталось
— взаимодействие n-го нейтрона с p-м протоном.

Строгие вторые отличия

Увеличение дополнительных энергий связи нейтронной пары в результате увеличения числа нейтронных пар равно
взаимодействие последней пары нейтронов с предпоследней парой нейтронов при условии, что эти два находятся в одной нейтронной оболочке.

Обоснование:
Рассмотрим нуклид с n парами нейтронов и p парами протонов. Энергия связи этого нуклида представляет собой чистую сумму энергий взаимодействия
всех n пар нейтронов друг с другом, всех пар протонов p друг с другом и всех np взаимодействий пар нейтронов с парами протонов.
Ниже приведено схематическое изображение взаимодействий.

Черные квадраты указывают на отсутствие взаимодействия пары нейтронов между собой.Схема может показаться
двойной учет взаимодействий, но это не так.

Дополнительная энергия связи пары нейтронов — это разница в энергии связи нуклида с n парами нейтронов и p парами протонов.
и нуклида с n-1 нейтронными парами и p протонными парами. На диаграммах ниже взаимодействия нуклида с (n-1) парами нейтронов
и p протонных пар окрашены.

Это вычитание устраняет все взаимодействия пар протонов p друг с другом.Это также устраняет взаимодействие
(n-1) протонных пар друг с другом, а n-1 нейтронных пар с p протонными парами. Остались взаимодействия n-го
пара нейтронов с другими (n-1) нейтронами и взаимодействие n-й пары нейтронов с p протонными парами.

Теперь рассмотрим различие IBE для n пар нейтронов и p протонных пар и IBE для (n-1) пар нейтронов и p пар протонов.
На диаграммах ниже они показаны белыми квадратами.Цветные квадраты — это взаимодействия для
ИБП нейтронной пары в нуклиде (n-1) нейтронных пар и p протонных пар.

Вычитание IBE для (n-1) пар нейтронов и p пар протонов из IBE для n пар нейтронов и p пар протонов зависит от величины
взаимодействия (n-1) -й нейтронной пары с разными нейтронными парами по сравнению с взаимодействием n-й нейтронной пары
с теми же парами нейтронов.Визуально это вычитание значений в зеленых квадратах из белых квадратов на том же уровне. когда
n-я и (n-1) -я нейтронные пары находятся в одной оболочке величины взаимодействий с любой парой протонов
равны в первом порядке приближения. Это из предыдущего анализа перекрестных различий.
Таким образом, взаимодействие с парами протонов p полностью исключается.

Можно было бы ожидать, что постоянство величины взаимодействий пар нейтронов и пар протонов
для нейтронных пар внутри одной и той же оболочки применимо также к взаимодействиям нейтронных пар с другими нейтронными парами.В этом случае также исключаются взаимодействия n-й и (n-1) -й нейтронных пар с первыми (n-2) нейтронными парами.
Остается только взаимодействие n-й пары нейтронов с
(n-1) -я нейтронная пара.

Однако если есть сомнения в равенстве взаимодействия k-й и (k-1) -й нейтронной пары и взаимодействия нейтронной пары
взаимодействия (k-1) и (k-2) -й нейтронной пары, то следует отметить, что вторая разница является верхним пределом
для взаимодействия двух последних нейтронных пар и поскольку вторая разность отрицательна, взаимодействие будет
более отрицательный.

Соответствующий анализ для протонов см. В Proton Repulsion.

Заключение

Дополнительная энергия связи может быть использована для определения природы (притяжения или отталкивания) ядерной силы между
нуклоны. Вторые различия в энергии связи определяют энергии связи из-за взаимодействия отдельных нуклонов.
Наклоны соотношений между дополнительной энергией связи нейтронов и числом нейтронов
и количество протонов устанавливают, что взаимодействие между нейтроном и протоном является притяжением и что
взаимодействие двух нейтронов — это отталкивание.Все отношения, которые могут быть получены из энергий связи
из 2931 нуклида это подтверждают.

Энергии связи, возникающие при образовании спиновых пар, на порядок больше, чем
из-за взаимодействий через нуклонную силу. Структура ядер во многом определяется
образование спиновых пар. Такие образования являются исключительными в том смысле, что один нейтрон может спариваться с другим нейтроном.
и один протон. Это приводит к цепочкам нуклонов, состоящих из последовательностей формы -n-p-p-n- или эквивалентно
-п-н-н-п-.Они называются альфа-модулями . Эти цепочки альфа-модулей близко образуют кольца.
Это то, что скрепляет ядра.

Взаимодействие нуклонов можно объяснить наличием у них зарядов нуклонов. Сила между
нуклоны пропорциональны произведению их нуклонных зарядов. Нуклонный заряд нейтрона меньше
по величине и по знаку противоположный протону. Это объясняет притяжение непохожих нуклонов.
друг к другу и подобные отталкиваются.

Модель приводит к уравнению статистической регрессии, которое объясняет 99,995% вариации
энергии связи 2931 нуклида.

Еще многое предстоит сделать в этом вопросе, но очевидны свидетельства того, что, хотя сильная сила между
протоны и нейтроны — это притяжение, это отталкивание нейтронов. Это не должно вызывать особого удивления;
это просто еще один случай, когда одинаковые частицы отталкиваются друг от друга.

Полную историю того, что скрепляет ядро, см.