Атомное ядро

А́томное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса и структура которого определяет химический элемент, к которому относится атом. Размеры ядер различных атомов составляют от одного фемтометра, что в 100 тысяч раз меньше размеров самого атома. Масса ядер примерно в 4000 раз больше массы входящих в атом электронов и сильно зависит от количества входящих в него частиц и энергии их связи.

Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомное ядро, рассматриваемое как частица с определённым числом протонов и нейтронов, часто называется нуклидом.

Количество протонов в ядре называется его зарядовым числом Z — это число равно порядковому номеру элемента, к которому относится атом в таблице Менделеева. Количество протонов в ядре полностью определяет структуру электронной оболочки нейтрального атома и, таким образом, химические свойства соответствующего элемента. Количество нейтронов в ядре называется его изотопическим числом N. Ядра с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов называются изотопами. Ядра с одинаковым числом нейтронов, но разным числом протонов — называются изотонами. Термины изотоп и изотон используются также применительно к атомам, содержащим указанные ядра, а также для характеристики нехимических разновидностей одного химического элемента. Полное количество нуклонов в ядре называется его массовым числом A (очевидно A = N + Z) и приблизительно равно средней массе атома, указанной в таблице Менделеева.

Как и любая квантовая система, ядра могут находиться в метастабильном возбуждённом состоянии, причём в отдельных случаях время жизни такого состояния исчисляется годами. Такие возбуждённые состояния ядер называются ядерными изомерами.

Для обозначения атомных ядер используется следующая система:

  • в середине ставится знак химического элемента, что однозначно определяет зарядовое число Z ядра
  • слева сверху от этого обозначения ставится массовое число A

Таким образом, состав ядра оказывается полностью определён, так как N = AZ.

Например,
238U — ядро урана-238, в котором 238 нуклонов, из которых 92 — протоны, так как элемент уран имеет 92-й номер в таблице Менделеева Иногда, однако, для полноты вокруг обозначения элемента указывают все характеризующие ядро его атома числа:

  • слева снизу — зарядовое число Z, то есть, то же самое, что указано символом элемента
  • справа снизу — изотопическое число N
  • если речь идёт о ядерном изомере, к символу приписывается буква m.

По историческим и иным причинам, некоторые ядра имеют самостоятельные названия.

Например, ядро 4He называется α-частицей, ядро дейтерия 2H (или D) — дейтроном, а ядро трития 3H (или T) — тритоном.

Последние два ядра являются изотопами водорода и поэтому могут входить в состав молекул воды, давая в итоге так называемую тяжёлую воду.

Лишь небольшая часть нуклидов являются стабильными. В большинстве случаев ядерные силы оказываются неспособны обеспечить их постоянную целостность, и ядра рано или поздно распадаются. Это явление получило название радиоактивности.

В отдельных случаях продукты распада ядра оказываются способными инициировать распад соседних ядер. В этом случае возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.

Наоборот, ядра, в которых очень мало нуклонов, в условиях огромных давлений и температур, способны сливаться воедино, давая более тяжёлые ядра. Если слияние происходит с выделением энергии, то такая реакция тоже может поддерживать сама себя и называется термоядерной.

Смотри также

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home