До 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.
| Источник соединений хлора | Атомная масса |
| Соли морской воды | 35,4574 |
| Минералы | |
| Вернерит | 35,4574 |
| Содалит | 35,4580 |
| Апатит | 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:
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 (таблице.).
Однако из этого правила существует множество исключений.
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