Периодическая система Менделеева, химические элементы
1.Каков заряд ядра 
(в единицах элементарного заряда)?
Задание 19 № 3342
Решение.
Числом протонов (заряд ядра в элементарных единицах заряда) записывается внизу перед наименованием элемента. Таким образом, заряд ядра 
равен 5.
2.Во сколько раз число протонов в ядре изотопа плутония 
превышает число нуклонов в ядре изотопа ванадия 
?
Задание 19 № 3717
Решение.
Число протонов в ядре называется зарядовым числом, оно записывается перед обозначением элемента внизу. Таким образом, в ядре изотопа плутония 
94 протона. Число нуклонов в ядре определяет массовое число, его записывают перед обозначением элемента сверху. Следовательно, у изотопа ванадия 47 нуклонов. А значит, число протонов в ядре изотопа плутония превышает число нуклонов в ядре изотопа ванадия в 
раза.
Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по физике. Вариант 1.
3.На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
Укажите число электронов в атоме бора В.
Задание 19 № 6203
Решение.
Количество электронов в атоме равно числу протонов. Порядковый номер вещества в таблице Менделеева указывает заряд ядра атома или, что тоже самое, число протонов. Таким образом, в атоме бора 5 электронов.
Источник: ЕГЭ по физике 05.05.2014. Досрочная волна. Вариант 1.
4.На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
Укажите число электронов в атоме алюминия 
Задание 19 № 6238
Решение.
Количество электронов в атоме равно числу протонов. Порядковый номер вещества в таблице Менделеева указывает заряд ядра атома или, что то же самое, число протонов. Таким образом, в атоме алюминия 13 электронов.
Источник: ЕГЭ по физике 05.05.2014. Досрочная волна. Вариант 2.
5.На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
Укажите число электронов в атоме 
Задание 19 № 6275
Решение.
Количество электронов в атоме равно числу протонов. Порядковый номер вещества в таблице Менделеева указывает заряд ядра атома или, что тоже самое, число протонов. Таким образом, в атоме магния 12 электронов.
Источник: ЕГЭ по физике 05.05.2014. Досрочная волна. Вариант 3.
6.На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
Укажите число электронов в атоме натрия 
Задание 19 № 6311
Решение.
Количество электронов в атоме равно числу протонов. Порядковый номер вещества в таблице Менделеева указывает заряд ядра атома или, что тоже самое, число протонов. Таким образом, в атоме натрия 11 электронов.
Источник: ЕГЭ по физике 05.05.2014. Досрочная волна. Вариант 4.
7.Сколько электронов вращается вокруг ядра атома 
Задание 19 № 6932
Решение.
Заряд ядра атома иттрия равен 39, а значит в ядре 39 протонов. В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов. Следовательно вокруг ядра вращается 39 электронов.
Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по физике 14.04.2015 Вариант ФИ10601
8.Сколько электронов вращается вокруг ядра атома 
Задание 19 № 6964
Решение.
Заряд ядра атома цинка равен 30, а значит в ядре 30 протонов. В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов. Следовательно вокруг ядра вращается 30 электронов.
Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по физике 14.04.2015 Вариант ФИ10602
9.Сколько протонов и сколько нейтронов содержится в ядре 
?
| Число протонов | Число нейтронов |
Задание 19 № 8013
Решение.
В соответствии с обозначением изотопов в ядре 
27 протонов и 60 − 27 = 33 нейтрона.
Ядро атома. Ещё раз о причине периодичности.
Ядро атома. Ещё раз о причине периодичности и природе заряда.
Кое-что о природе заряда ядра говорит известный закон английского учёного Генри Мозли (1913 г.). Закон Мозли прост: частота характеристического рентгеновского излучения химического элемента есть линейная функция его порядкового номера (Z). Порядковый номер элемента соответствует заряду ядра элемента, иначе, количеству протонов в ядре атома элемента. Однако в ядре атома есть не только протоны, но и нейтроны, частицы без заряда. Количество протонов и нейтронов в ядре примерно равно. Так что заряд ядра равен половине массы ядра. В рентгеновском аппарате на видео происходит вот что. Ускоренные электроны в поле электрического потенциала в 35 тысяч вольт бьют с большой силой в антикатод, сделанный из трёх разных элементов: железа, меди и молибдена (по очереди). Возникает тормозное рентгеновское излучение сплошного спектра. При большой энергии электронов возникает не только сплошной спектр рентгеновского излучения, но и характеристическое излучение в виде пиков, максимумов. Но, чтобы увидеть такую картинку, излучение должно пройти через дифракционную решетку кристалла, который поворачивается на угол в 30 градусов. Волны излучения огибают узлы решетки кристалла под разными углами, образуя общую картину спектра. Для каждых атомов химических элементов пики на шкале частот излучения свои, единственные. Чем тяжелее ядро атома – тем короче длина излучаемых волн, больше их энергия.
Принято считать, что энергичные электроны выбивают электроны у атомов элементов антикатода, выбивают из ближних к ядру электронных оболочек К и L. Опустевшее место занимают электроны с верхних оболочек, испуская рентгеновские фотоны. На самом деле картина не так проста и понятна. Сомнение вызывает само существование электронных оболочек вокруг ядра атома. Дело в том, что и само ядро атома имеет оболочечную структуру. Частицы ядра тоже располагаются в определённой последовательности, своим порядком. Никакого хаоса в движении ядерных частиц нет. Получается так, что природа продублировала структуру ядер и структуру электронных оболочек, пусть не совсем в точности, но всё же. Прежний опыт нам говорит, что на дублирование такого рода природа скупа, и вряд ли будет здесь повторяться. В действительности мы имеем дело только с ядрами и волновыми полями вокруг ядер. Вся масса атома сосредоточена в ядре (99,9%), и сомнительно, чтобы лёгкие электроны отвечали за все физические и химические особенности атомов. В формуле закона Мозли, совсем без ущерба для главной идеи, можно величину Z заменить величиной массы ядра. И тогда характеристическая частота рентгеновского излучения будет линейной функцией массы элемента (массы ядра). Это даже ближе к мысли Д. И. Менделеева, ведь изначально он строил свою Периодическую систему элементов по возрастанию атомных масс (весов). И формула Мозли будет выглядеть более соответственно: частота характеристического рентгеновского излучения (энергия фотона) пропорциональна массе (полной энергии) ядра.
Закон Мозли говорит о линейности, о строгой последовательности появления характеристических рентгеновских частот. Никакой периодической зависимости, периодической изменчивости тут не наблюдается. Получается так, что заряд ядра вовсе не связан с явлением периодичности, с периодической повторяемостью свойств элементов. С периодичностью связана другая особенность ядра – особенность структуры, строение ядра и характер движения частиц ядра. Периодически изменяется (с последовательным прибавлением частиц) характер их движения, и периодически изменяются физические и химические свойства элементов. Свойства элементов связаны с устойчивостью, с симметричностью или асимметричностью динамических комбинаций ядерных частиц (нуклонов). А уж устойчивость, симметричность и асимметричность системы определяются периодическим характером движения самих частиц и периодическим механизмом их связи. Закон Мозли лишь чётко указывает на прямой рост энергии ядер с ростом их массы. Чем массивнее, тяжелее ядра, тем с большими энергиями движутся их частицы, с большей частотой вращаются в своих ядерных оболочках.
Извините, коли речь зашла о природе атомного ядра и причине периодичности, то мне надо вспомнить мою давнюю научную идею, изображаемую спиральным вариантом Периодической системы химических элементов Менделеева. Не буду теорию излагать здесь целиком, лишь отмечу главный принцип. А именно, решающее значение в ядерной связи частиц, в динамической устойчивости частиц в ядерной оболочке имеет их значение угловых моментов в Пи радианах. Все устойчивые ядерные оболочки имеют в сумме угловой момент (момент вращения), кратный 2Пи, иначе, принцип целочисленности волн де Бройля. Нарушение целочисленности, симметричности структуры ядерной оболочки ведёт к появлению у атома тех или иных свойств, к появлению способности вступать в связь с другими элементами. Интересен механизм того, как атом одного элемента вступает в крепкую связь с атомом или атомами других элементов, где тут «зацепки», «крючки»… Сегодня связь между атомами объясняют взаимодействием статических электрических зарядов. Связь делят на ионную, ковалентную, металлическую. Атомы либо отдают свой отрицательный заряд, либо получают, либо обобществляют, лишь бы в итоге иметь устойчивую конфигурацию внешней оболочки благородных газов с минимумом энергии. Вникать в проблему природы этого самого электрического заряда никому не хочется, заряды есть – и ладно! С этим «мусором под ковром» мы пережили весь двадцатый век и с ним же вошли в двадцать первый. Хотя всем разумным людям понятно, что никакого статического поля электрического заряда нет. Поля есть, но они представляют собой поля беспрерывного кручения, вращения. Левый винт кручения, условно говоря, соответствует заряду плюс, правый винт – минус. Отвечает за появление этих самых зарядов круговое вращение протона. Протон, являясь симметричным радиальным колебанием среды вакуума (дыхание вакуума), способен, как целое, двигаться поступательно и вращательно, образуя тор, кольцо. Вот это кольцо и есть диполь, магнетон, основа всякого атома, ядра атома.
С какой бы скоростью в заполненной ядерной оболочке ни вращался протон в круговом движении, и с каким бы радиусом, но его угловой момент вращения в любой момент времени будет всегда кратен 1/4 Пи радиан. В сумме все вращающиеся протоны в устойчивой заполненной ядерной оболочке дают величину углового момента 2Пи. В Периодической системе (спиральный вариант) у элементов первой, второй и третьей группы в движении ядерных частиц наблюдается асинхронность, что тождественно здесь со смещённой синхронностью. Причина – опережение фазы углового момента на величину, кратную 1/4 Пи. Дополнительные прибавляющиеся частицы вносят в согласованное движение частиц ядерной оболочки смещение фазы углового момента. У элементов первой группы – на 1/4 Пи, у элементов второй группы – на 1/2 Пи, у элементов третьей группы – на 3/4 Пи. Четвертая группа системы элементов – водораздел, отделяющая так называемые электроположительные элементы от электроотрицательных элементов. Элементы четвёртой группы углерода (Пи) могут быть и электроположительными, и электроотрицательными. Элементы пятой (5/4 Пи), шестой (3/2 Пи) и седьмой (7/4 Пи) группы системы являются электроотрицательными, потому что охотно прибирают себе электроны элементов первых трёх групп. В движении частиц ядер элементов 5, 6 и 7 групп системы происходит запаздывание фазы углового момента, что тоже вызывает асинхронность общего движения ядерных частиц. Асинхронность с обратным знаком. Как видите, электроположительность и электроотрицательность объясняются здесь лишь смещением фазы углов орбитальных моментов вращающихся протонов. Соединение «электроотрицательных» элементов с «электроположительными» обусловлено явлением синхронизации. Асинхронность движения ядерных частиц элемента с опережающей фазой углового момента соединяется с асинхронностью элемента с запаздывающей фазой углового момента и получается синхронность, согласование, гармония в общем движении частиц, целочисленность Пи радиан. Пример: молекула поваренной соли, связь атома натрия с атомом хлора. Ядро атома натрия – опережающая асинхронность фазы 1/4 Пи. Ядро атома хлора – запаздывающая асинхронность фазы 7/4 Пи. В сумме две асинхронности дают синхронность 2Пи. Другой пример, более сложный, где связь образуют как бы два элемента запаздывающей фазы – молекула воды: атом кислорода (6/4 Пи) и два атома водорода (7/4 Пи). Дело в том, что водород ярко проявляет двойственные свойства: и щелочных металлов (1 группа), и галогенов (7 группа). Ядро атома кислорода – запаздывающая асинхронность фазы 6/4 Пи. Два ядра атома водорода – в сумме запаздывающая асинхронность фазы 14/4 Пи. В итоге – 5 Пи. Когда же водород идёт опережающей асинхронностью фазы первой группы, то итог суммы – 2 Пи. То есть, несмотря на простоту трактовки – тут не всё так просто и однозначно. Позвольте на этом остановиться. Гипотеза очерчена достаточно.
Вот так, с Божьей помощью, мы сможем со временем преодолеть зарядовый мистицизм. Ведь надо, наконец, выметать сор из-под ковра и наводить тут элементарный порядок. Ведь стыдно, на дворе – двадцать первый век, а мы до сих пор используем представления и образы восемнадцатого века! Ломоносов не побоялся изгнать теплород из научного обихода. А нам-то что мешает изгнать давно устаревшее представление об электрическом заряде?! Да, привыкли, удобно, просто, без затей… Плюс и минус – притягиваются; Плюс и плюс – отталкиваются. Красота! Мир частиц, атомов – это мир колебаний и периодических движений. Так и надо искать такие особенности периодических движений, которые наглядно и непротиворечиво давали бы нам понимание законов этого мира, в том числе – природу заряда.
Характеристики ядра
Основными характеристиками атомных ядер являются электрический заряд, масса, спин, энергия связи и так далее.
Заряд ядра
Ядро каждого из атомов обладает положительным зарядом. В качестве носителя положительного заряда выступает протон. По той причине, что заряд протона численно эквивалентен заряду электрона e , можно записать, что заряд ядра элемента равен + Z e ( Z выражает собой целое число, которое указывает на порядковый номер химического элемента в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева). Значение Z также характеризует число протонов, входящих в состав ядра и количество электронов в атоме. Именно из-за этого его определяют как атомный номер ядра. Электрический заряд представляет собой одну из основных характеристик атомного ядра, от которой зависят оптические, химические и иные свойства атомов.
Масса ядра
Существует также другая значимая характеристика ядра, а именно масса. Массу атомов и ядер принято выражать в атомных единицах массы (а.е.м.), в качестве атомной единицы массы выступает 1 12 массы нуклида углерода C 6 12 :
где N A = 6 , 022 · 10 23 м о л ь — 1 обозначает число Авогадро.
Кроме того, есть другой способ выражения атомной массы: исходя из соотношения Эйнштейна E = m c 2 , ее выражают в единицах энергии. По той причине, что масса протона m p = 1 . 00728 а . е . м . = 938 , 28 М э В , масса нейтрона m n = 1 . 00866 а . е . м . = 939 , 57 М э В , а масса электрона m e = 5 , 49 ⋅ 10 — 4 а . е . м . = 0 , 511 М э В ,
Из приведенных выше значений видно, что масса электрона несущественно мала, если сравнивать ее с массой ядра, поэтому масса ядра практически эквивалентна массе всего атома и отлична от целых чисел.
Масса ядра, которая выражается в а . е . м . и округляется до целого числа носит название массового числа и обозначается с помощью буквы A . Она характеризует количество нуклонов, находящихся в составе ядра.
Количество нейтронов в ядре эквивалентно N = A − Z . В качестве обозначения ядер используют символ X Z A , в котором X определяется как химический символ этого элемента.
Атомные ядра, обладающие одинаковым числом протонов, однако при этом отличающимися друг от друга массовыми числами, носят название изотопов.
В некоторых элементах количество стабильных и нестабильных изотопов достигает десятков, в качестве примера, уран обладает 14 изотопами: от U 92 227 до U 92 240 . Большая часть химических элементов, которые существуют в природе, являются смесью нескольких изотопов. Как раз наличие изотопов объясняет следующее явление: некоторые природные элементы обладают массой, которая является отличной от целых чисел. В качестве примера рассмотрим природный хлор, который состоит из 75 % C 17 35 l и 24 % C 17 37 l , а его атомная масса эквивалентна 35 , 5 а . е . м . В большей части атомов, исключая водород, изотопы обладают практически равными физическими и химическими свойствами. Однако, за своими, исключительно ядерными свойствами, изотопы значительно отличаются друг от друга. Какие-то из них могут представлять собой стабильные изотопы, а другие – радиоактивные.
Ядра с эквивалентными массовыми числами, но отличающимися значениями Z носят название изобар, в качестве примера, A 18 40 r , C 20 40 a .
Ядра с одинаковым числом нейтронов определяют как изотоны.
Среди легких ядер встречаются и так называемые «зеркальные» пары ядер. Это такие пары ядер, в которых числа Z и A − Z меняются местами. В качестве примера подобных ядер можно привести C 6 13 и N 7 13 или H 1 3 и H 2 3 e .
Размер атомного ядра
Принимая форму атомного ядра приблизительно сферической, мы имеем возможность ввести понятие его радиуса R . Обратим внимание на то, что в некоторых ядрах есть небольшое отклонение от симметрии в распределении электрического заряда. Более того, атомные ядра представляют собой не статические, а динамические системы, и понятие радиуса ядра нельзя представлять как радиус шара. Именно из-за этого факта, в качестве размеров атомного ядра нужно принимать ту область, в которой проявляются ядерные силы. В процессе создания количественной теории рассеивания α -частиц Э. Резерфорд исходил из тех предположений, что атомное ядро и α — частица взаимодействуют по закону Кулона, Другими словами из того, что электрическое поле вокруг ядра обладает сферической симметрией.
Это работает в отношении α — частиц, обладающих достаточно малым значением энергии E . При этом частица не имеет возможности преодолеть кулоновский потенциальный барьер и в последствии не достигает области, в которой наблюдается действие ядерных сил. Одновременно с повышением энергии частицы до некоторого граничного значения E г р , α -частица достигает данной границы. В таком случае в рассеянии α -частиц возникает некоторое отклонение от формулы Резерфорда.
Опытным путем было определено, что радиус R ядра является зависимым от числа нуклонов, которые входят в состав ядра.
Размеры ядер определяют экспериментальным путем по рассеянию протонов, быстрых нейтронов или же электронов высоких энергий. Существует также целый список иных косвенных способов получения значений размеров ядер. Они основываются:
- на связи времени жизни α — радиоактивных ядер с энергией выпущенных ими α — частиц;
- на оптических свойствах, носящих название мезоатомов, в которых один из электронов временно захвачен мюоном;
- на сравнении энергий связи парных зеркальных атомов.
Данные способы подтверждают эмпирическую зависимость R = R 0 A 1 / 3 , а также благодаря таким измерениям определено значение постоянной R 0 = 1 , 2 — 1 , 5 · 10 — 15 м . Обратим свое внимание также на тот факт, что за единицу расстояний в атомной физике и физике элементарных частиц принимают единицу измерения «ферми», которая равняется 10 — 15 м 1 ф = 10 — 15 м . Радиусы атомных ядер определяются их массовым числом и находятся в промежутке от 2 · 10 — 15 до 10 — 14 м . Если из формулы R = R 0 A 1 / 3 выразить R 0 и записать его в следующем виде 4 πR 3 3 A = c o n s t , то можно заметить, что на каждый нуклон приходится примерно одинаковый объем. Из данного факта можно сделать вывод о том, что плотность ядерного вещества для всех ядер так же приблизительно одинакова. Как можно заметить, плотность ядерного вещества довольно велика. Этот факт основывается на действие ядерных сил.
Энергия связи. Дефект масс ядер
Величину ∆ m , что определяет разницу масс между массой нуклонов, которые формируют ядро, и массой ядра, называют дефектом массы ядра.
Важные сведения о свойствах ядра могут быть получены даже при отсутствии знаний о подробностях взаимодействия между нуклонами ядра, на основании закона сохранения энергии и закона пропорциональности массы и энергии. Поскольку в результате каждого изменения массы ∆ m происходит соответствующее изменение энергии ∆ E ( ∆ E = ∆ m c 2 ) , то при образовании ядра выделяется некоторое количество энергии. Исходя из закона сохранения энергии можно сделать вывод о том, что ровно такое же количество энергии необходимо для того, чтобы разделить ядро на составляющие его элементы, другими словами отдалить нуклоны друг от друга на такие расстояния, при которых взаимодействия между ними не происходит. Данную энергию определяют как энергию связи ядра.
Заметим, что данная формула довольно неудобная в применении, так как в таблицах приводиться не массы ядер, а массы, которые относятся к массам нейтральных атомов. По этой причине ради удобства вычислений формулу преобразуют таким образом, чтобы в нее входили не массы атомов, а массы ядер. Для достижения этой цели в правой части формулы добавим и отнимем массу Z электронов ( m e ) . В таком случае E с в = Z m p + m e + A — Z m n — m я + Z m e c 2 = Z m H 1 1 + A — Z m n — m a c 2 — масса атома водорода, m a — масса атома.
В ядерной физике энергию зачастую выражают в мегаэлектрон-вольтах ( М э В ) . Если речь идет о практическом применении ядерной энергии, то ее измеряют в джоулях. В случае сравнения энергии двух ядер используют массовую единицу энергии — соотношение между массой и энергией ( E = m c 2 ) . Массовая единица энергии ( l e ) равняется энергии, что соответствует массе в одну а . е . м . Она равняется 931 , 502 М э В .
Кроме энергии, важное значение имеет удельная энергия связи ядра — энергия связи, которая припадает на один нуклон: ω = E c в / A . Эта величина меняется сравнительно медленно по сравнению со сменой массового числа A , имея почти постоянную величину 8 . 6 М э В в средней части периодической системы и уменьшается до ее краев.
Дефект массы
Энергия связи в М э В : E с в = ∆ m · 931 , 502 = 0 , 030359 · 931 , 502 = 28 , 3 М э В ;
A. Состав ядра
После создания ядерной модели атома вопрос о составе атомного ядра стал одним из основных в ядерной физике. Из чего состоит атомное ядро? Какие силы удерживают составные части ядра друг возле друга? Какие превращения ядер возможны?
Ответы на эти вопросы физика смогла дать только по мере накопления сведений о различных свойствах ядер, в особенности сведений о заряде и массе ядра.
Заряд ядра qя = Ze (в СИ измеряется в кулонах). В единицах элементарного заряда заряд ядра равен Z. Массу ядра выражают обычно в атомных единицах массы. За атомную единицу массы (а.е.м) принята 1/12 массы атома углерода \(_6^<12>C\).
1 а.е.м. =\(\frac<1><12 m_<0_<^<12>_6C> > >\)= 1,6605402 • 10 -27 кг.
Так как масса электрона очень мала, то масса ядра атома приблизительно равна его атомной массе.
При точном измерении атомных масс всех изотопов было обнаружено, что массы изотопов, выраженные в а.е.м., близки к целым числам
Целое число, ближайшее к значению атомной массы, выраженной в а.е.м., называется массовым числом А.
Условились ядро обозначать химическим символом атома, которому оно принадлежит, с двумя индексами; вверху — массовое число, внизу — заряд в единицах элементарного заряда, называемый иногда зарядовым числом\[_Z^A X\].
Например, ядро атома кислорода \(_8^<16>O\), углерода \(_6^<12>C\).
Исследования показали, что атомные массы изотопов тем ближе к целым числам, чем легче изотоп, т.е. чем меньше атомная масса. Это навело на мысль, что ядро состоит из частиц, атомные массы которых близки к 1. Поскольку этому условию хорошо удовлетворяло ядро атома водорода (атомная масса \(\approx\)1,008 а.е.м.), то предположили, что в состав всех ядер входит ядро водорода — протон.
\(_1^1 H = _1^1 p\) — протон — элементарная частица, заряд которой положителен и равен элементарному заряду + е = +1,6 • 10 -19 Кл, масса mp = 1,6726 • 10 -27 кг = 1,00728 а.е.м. \(\approx\) 1 а.е.м.
В 1919 г. Э. Резерфорд и П. М. С. Блеккет, осуществив первую ядерную реакцию, на опыте обнаружили протон. При захвате \(
\alpha\)-частицы ядро азота превращалось в составное ядро фтора \(_9^<18>F\), которое находилось в возбужденном состоянии и в течение 10 -16 — 10 -12 с превращалось в конечное ядро изотопа кислорода \(_8^<17>O\), при этом выделялся протон:
\(_7^<14>N + ^4_2He \to \left(^<18>_9F \right)^* \to _8^<17>O + _1^1p.\)
Если бы в состав ядер сходили только протоны, то заряд ядра, выраженный в элементарных зарядах, был бы численно равен массе ядра, выраженный в атомных единицах массы.
Было обнаружено, что массы всех атомов, кроме \(_1^1Н\), выраженные в а.е.м., превышают численно заряды их ядер, выраженные в единицах элементарного заряда\[
A>Z,\] причем по мере увеличения Z это различие возрастает. Из этого следовало, что протоны не могут быть единственными частицами, составляющими ядро.
В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что в ядрах атомов имеются какие-то электрически нейтральные частицы с массой, приблизительно равной массе протона. В 1932 г. сотрудник Резерфорда Дж. Чедвик обнаружил их на опыте, бомбардируя атомы бериллия \(
\alpha\)-частицами. Эту частицу назвали нейтроном \(_1^1n.\) Нейтрон — элементарная частица, заряд которой равен 0, а масса близка к массе протона mp= 1,6749 • 10 -27 кг = = 1,00866 а.е.м. \(\approx\) 1 а.е.м.
\(_4^9Be + _2^4He \to \left( _6^<13>C \right)^* \to _6^12C + _0^1n.\)
Вскоре после открытия нейтрона в 1934 г. советский ученый Д. И. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг независимо друг от друга предложили протонно-нейтронную модель ядра, согласно которой атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (их общее название — нуклоны). Число протонов в ядре равно Z — зарядовому числу, которое равно порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева. Так как атом в целом нейтрален, то число Z определяет одновременно и число электронов в атоме, и их распределение по оболочкам, так как это распределение зависит от их общего числа. Массовое число А определяет общее число нуклонов. Следовательно, число нейтронов в ядре равно N=A-Z.
Если проследить за распределением числа протонов Z и нейтронов N в ядрах различных элементов периодической таблицы Менделеева, то можно заметить, что для ядер элементов вплоть до середины таблицы число нейтронов примерно равно числу протонов, так что \(\frac
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 609-610.