Состав атомных ядер

Состав атомных ядер изотопы

Состав атомных ядерДо 1920 г. о составе атомных ядер ученые знали очень мало. Кроме способности некоторых наиболее тяжелых ядер испускать α-, β- и γ-лучи, было известно также, что в ядре сосредоточен весь положительный заряд и почти вся масса атома и что мерой заряда является порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Поскольку электрон и протон были единственными известными в то время индивидуальными неделимыми частицами, возникла протонно-электронная модель ядра. Согласно этой модели атомное ядро состоит из протонов и электронов, причем число протонов всегда превышает число электронов на величину Z — порядковый номер элемента.

В 1920 г. Резерфорд предположил, что протоны и электроны в атомных ядрах образуют протон-электронные пары, которые представляют собой настолько тесные образования, что их можно считать отдельными нейтральными частицами, и назвал эти частицы нейтронами. Однако он оказался прав лишь отчасти. В 1932 г. нейтрон действительно был обнаружен, но он оказался нейтральной индивидуальной частицей, а не протон-электронной парой.

Согласно современным представлениям атомное ядро состоит из протонов и нейтронов сумма которых называется его массовым числом А. Ядра всех атомов данного химического элемента имеют одинаковый положительный заряд, следовательно, они содержат одно и то же число протонов Z, равное порядковому номеру этого элемента. Разность A — Z показывает число нейтронов в ядре. В соответствии с решением, принятым Международным союзом по чистой и прикладной химии (IUPAC), порядковый номер становится слева внизу от символа элемента, а массовое число — слева вверху, например:

_ 73Li, 147N, 2713Al, 23892U.

Атомная масса хлора, выделенного из различных источников (по данным Гаркинса и Стона)

Источник соединений хлора Атомная масса
Соли морской воды:

Минералы:

вернерит

содалит

апатит

35,4574

35,4574

35,4580

35,4574

Ядра атомов одного и того же элемента могут содержать разное число нейтронов. В этом случае они называются изотопами. Поскольку изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, то их химические и физические свойства практически совпадают. Исключение составляют изотопы водорода: протий — 11H(H), дейтерий—21H(D) и тритий —31Н(Т), которые из-за большого различия в массе несколько отличаются по своим физическим свойствам.

За огромный промежуток времени существования тел солнечной системы в земной коре произошло более или менее равномерное смешение изотопов, поэтому изотопный состав природных элементов в большинстве случаев не зависит от места и формы их нахождения. В доказательство можно привести результаты определения атомной массы хлора, выделенного из морской воды и некоторых минералов (табл.4).

Однако из этого правила существует множество исключений. Так, например, установлено колебание изотопного состава бора в различных минералах, взятых из разных географических мест. Существует незначительное расхождение в изотопном составе атмосферного кислорода и кислорода, содержащегося в воде. Это обстоятельство послужило, в частности, причиной перехода в 1961 г. от кислородной шкалы измерения относительных атомных масс (масса атомов кислорода природной смеси равна 16,0000) к углеродной шкале (масса атомов углерода 126С равна 12,0000).

Статья на тему Состав атомных ядер