Download
1 / 21
210 likes | 492 Views
Budowa jądra atomowego. Nukleony. neutron. proton. Nukleony. Z liczba protonów (liczba porządkowa równa także ilości elektronów w atomie) N liczba neutronów A liczba masowa A=N+Z. Rozmiar jądra atomowego. R (1.2·10 -15 m) A 1/3 wielkość 10 -15 ma nazwę fermi
E N D
Nukleony neutron proton
Nukleony Z liczba protonów (liczba porządkowa równa także ilości elektronów w atomie) N liczba neutronów A liczba masowa A=N+Z
Rozmiar jądra atomowego R (1.2·10-15 m) A1/3 wielkość 10-15 ma nazwę fermi 1 fermi = 1 fm = 10-15 m
Siły jądrowe Siła wiążąca nukleony jest większa niż siła odpychania elektrostatycznego występująca pomiędzy protonami. Określamy ją mianem siłyjądrowej lub oddziaływaniasilnego.
Podział jąder atomowych • Izotopy, których liczba atomowa Z jest wielkością stałą. • Izotony, których liczba neutronów N w jądrze jest wielkością stałą. • Izobary, których liczba protonów i neutronów razem wziętych jest wielkością stałą.
Przykłady izotopów wodór deuter tryt
Masy masa protonu mp=1,007276u=1,672623 ⋅10-27 kg masa neutronu mn=1,0086649u=1,674929 ⋅10-27 kg masa elektronu me=0,000548580u=9,10939 ⋅10-31 kg
Masa atomu Z*m protonu + (A-Z) *m neutronu + Z* m elektronu
Masa obliczeniowa jądra atomowego W rzeczywistości masa jądra nie jest sumą mas jego składników. Nazywamy to deficytem masy. Gdy powstaje atom z części jego cząstek składowych zostaje wydzielona część energii spoczynkowej. Gdy energia ciała ulega zmianie to zmienia się również masa tego ciała. Wydzielona energia na podstawie wzoru Einsteina wyraża się wzorem: E=Dm*c2 Zatem, aby atom rozłożyć na części składowe należy mu dostarczyć energii Ew zwanej energią wiązania.
Energia wiązania jąder helu M(jądra helu ) = 4.0026033 u Całkowita masa jego składników równa jest sumie mas dwu atomów wodoru (protony) i dwu neutronów: 2M(protony ) + 2M(neutrony ) = 2·1.0078252 u + 2·1.0086654 u = 4.0329812 u Różnica wynosi: 0.0303779 u Masa helu jest mniejsza od masy składników o wartość 0.0303779 u
Energia wiązania jąder atomowych Dm=(masa protonów + masa neutronów) – masa jądra atomu Energią wiązania jądra atomowego nazywamy różnicę sumy mas poszczególnych składników wchodzących w skład jądra atomowego w stanie nie związanym i masy jądra, czyli masy składników w stanie związanym. Energia wiązania jadra atomowego jest większa od energii wiązania atomów i cząstek.
Energia wiązania jąder atomowych przypadająca na jeden nukleon Energią wiązania jądra atomowego przypadająca na jeden nukleon nazywa się średnią lub właściwą energią wiązania. Liczymy ją dzieląc energię wiązania przez liczbę masową A (liczbę protonów i neutronów w jądrze)
Wnioski • Początkowo E/A wzrasta ze wzrostem A, ale potem przybiera w przybliżeniu stałą wartość około 8 MeV. • E/A nie jest proporcjonalne do A. • Wynika głownie z krótkiego zasięgu sił jądrowych. Najsilniej są wiązane nukleony w jądrach pierwiastków ze środkowej części układu okresowego.
Wnioski • Wykres przedstawia energię jaką należałoby dostarczyć, aby rozłożyć jądro atomowe na pojedyncze składniki. • Jądra H mają najniższą energię właściwą. • W reakcji syntezy termojądrowej powstają jądra helu He, ich energia wiązania jest dużo większa • Duży defekt masy można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej .
Wnioski • Jak można zauważyć średnia energia wiązania jąder atomowych rośnie w obszarze jąder lekkich wykazując lokalne maksima przy A=4,8,12,16,.... • W pobliżu A=60 uzyskuje płaskie maksimum Emax=8.8MeV. • Powoli maleje dla dużych A>60 osiągając w końcu energię Eciężkie=7.6MeV • Wykazuje lokalne wzrosty dla liczby Z lub N=2,8,20,(28),50,(64),82,126, które to nazywamy liczbami magicznymi.
