Массовое число

msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist> msimagelist>
Адроны
Альфа-распад
Альфа-частица
Аннигиляция
Антивещество
Антинейтрон
Антипротон
Античастицы
Атом
Атомная единица массы
Атомная электростанция
Барионное число
Барионы
Бета-распад
Бетатрон
Бета-частицы
Бозе – Эйнштейна статистика
Бозоны
Большой адронный коллайдер
Большой Взрыв
Боттом. Боттомоний
Брейта-Вигнера формула
Быстрота
Векторная доминантность
Великое объединение
Взаимодействие частиц
Вильсона камера
Виртуальные частицы
Водорода атом
Возбуждённые состояния ядер
Волновая функция
Волновое уравнение
Волны де Бройля
Встречные пучки
Гамильтониан
Гамма-излучение
Гамма-квант
Гамма-спектрометр
Гамма-спектроскопия
Гаусса распределение
Гейгера счётчик
Гигантский дипольный резонанс
Гиперядра
Глюоны
Годоскоп
Гравитационное взаимодействие
Дейтрон
Деление атомных ядер
Детекторы частиц
Дирака уравнение
Дифракция частиц
Доза излучения
Дозиметр
Доплера эффект
Единая теория поля
Зарядовое сопряжение
Зеркальные ядра
Избыток массы (дефект массы)
Изобары
Изомерия ядерная
Изоспин
Изоспиновый мультиплет
Изотопов разделение
Изотопы
Ионизирующее излучение
Искровая камера
Квантовая механика
Квантовая теория поля
Квантовые операторы
Квантовые числа
Квантовый переход
Квант света
Кварк-глюонная плазма
Кварки
Коллайдер
Комбинированная инверсия
Комптона эффект
Комптоновская длина волны
Конверсия внутренняя
Константы связи
Конфайнмент
Корпускулярно волновой дуализм
Космические лучи
Критическая масса
Лептоны
Линейные ускорители
Лоренца преобразования
Лоренца сила
Магические ядра
Магнитный дипольный момент ядра
Магнитный спектрометр
Максвелла уравнения
Масса частицы
Масс-спектрометр
Массовое число
Масштабная инвариантность
Мезоны
Мессбауэра эффект
Меченые атомы
Микротрон
Нейтрино
Нейтрон
Нейтронная звезда
Нейтронная физика
Неопределённостей соотношения
Нормы радиационной безопасности
Нуклеосинтез
Нуклид
Нуклон
Обращение времени
Орбитальный момент
Осциллятор
Отбора правила
Пар образование
Период полураспада
Планка постоянная
Планка формула
Позитрон
Поляризация
Поляризация вакуума
Потенциальная яма
Потенциальный барьер
Принцип Паули
Принцип суперпозиции
Промежуточные W-, Z-бозоны
Пропагатор
Пропорциональный счётчик
Пространственная инверсия
Пространственная четность
Протон
Пуассона распределение
Пузырьковая камера
Радиационный фон
Радиоактивность
Радиоактивные семейства
Радиометрия
Расходимости
Резерфорда опыт
Резонансы (резонансные частицы)
Реликтовое микроволновое излучение
Светимость ускорителя
Сечение эффективное
Сильное взаимодействие
Синтеза реакции
Синхротрон
Синхрофазотрон
Синхроциклотрон
Система единиц измерений
Слабое взаимодействие
Солнечные нейтрино
Сохранения законы
Спаривания эффект
Спин
Спин-орбитальное взаимодействие
Спиральность
Стандартная модель
Статистика
Странные частицы
Струи адронные
Субатомные частицы
Суперсимметрия
Сферическая система координат
Тёмная материя
Термоядерные реакции
Термоядерный реактор
Тормозное излучение
Трансурановые элементы
Трек
Туннельный эффект
Ускорители заряженных частиц
Фазотрон
Фейнмана диаграммы
Фермионы
Формфактор
Фотон
Фотоэффект
Фундаментальная длина
Хиггса бозон
Цвет
Цепные ядерные реакции
Цикл CNO
Циклические ускорители
Циклотрон
Чарм. Чармоний
Черенковский счётчик
Черенковсое излучение
Черные дыры
Шредингера уравнение
Электрический квадрупольный момент ядра
Электромагнитное взаимодействие
Электрон
Электрослабое взаимодействие
Элементарные частицы
Ядерная физика
Ядерная энергия
Ядерные модели
Ядерные реакции
Ядерный взрыв
Ядерный реактор
Ядра энергия связи
Ядро атомное
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Isotopes | Protocol (Translated to Russian)

2.9: Изотопы

«

Элементы имеют установленное количество протонов, определяющих их атомное число. Например, все атомы с восемью протонами являются кислородом. Тем не менее, количество нейтронов может варьироваться для атома одного и того же элемента. Эти вариации элементов, с одинаковым количеством протонов, но разное количество нейтронов, называются изотопами.

Масса — это сумма протонов и нейтронов. Следовательно, изотопы элемента имеют одно и то же атомное число, но разные массовые числа. Атомная масса элемента, или атомный вес, является средневзвешенным показателем масс изотопов элемента. Считается, что среднее значение является взвешенным, поскольку оно отражает относительное изобилие различных изотопов в выборке. Другими словами, массы наиболее распространенных изотопов вносят наиболее значительный вклад в среднее значение.

В природе существует несколько элементов, включая углерод, калий и уран. На периодической таблице атомная масса элемента отражает относительное изобилие их естественных изотопов на Земле.

Изотопы часто обсуждаются в контексте радиоактивности. Радиоактивный элемент, по сути, является элементом с нестабильным ядром. Большинство радиоактивных элементов имеют атомное число 84 или выше. Другие элементы имеют изотопы, которые являются нерадиоактивными и, в большинстве случаев, по крайней мере один радиоактивный изотоп, радиоизотоп.

Чтобы стать более стабильными, радиоизотопы высвобождают субатомные частицы. В процессе, известном как радиоактивный распад, они испускают энергию, известную как излучение. Радиоактивный распад может изменить количество протонов в элементе, эффективно изменяя его идентичность.

Радиация может быть использована, чтобы помочь определить возраст или толщину различных материалов. В медицине он применяется для диагностики и отслеживания заболеваний с помощью ПЭТ-сканеров, а также для лечения рака.


Литература для дополнительного чтения

Schellekens, Reinout C A, Frans Stellaard, Herman J Woerdenbag, Henderik W Frijlink, and Jos G W Kosterink. “Applications of Stable Isotopes in Clinical Pharmacology.” British Journal of Clinical Pharmacology 72, no. 6 (December 2011): 879–97. [Source]

Vander Zanden, M. Jake, Murray K. Clayton, Eric K. Moody, Christopher T. Solomon, and Brian C. Weidel. “Stable Isotope Turnover and Half-Life in Animal Tissues: A Literature Synthesis.” PLoS ONE 10, no. 1 (January 30, 2015). [Source]

Протон и нейтрон — Справочник химика 21

    Каждый изотоп элемента характеризуется порядковым номером (суммарным числом протонов), массовым числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомной массой (массой атома, выраженной в атомных единицах массы). Поскольку дефект массы при образовании атома очень мал, массовое число обычно совпадает с атомной массой изотопа, округленной до ближайшего целого числа. (Например, атомная масса хлора-37 равна 36,966, что после округления дает 37.) Если в природе встречается несколько изотопов одного элемента, то, разумеется, экспериментально наблюдаемая атомная масса (естественная атомная масса) должна быть равна средневзвешенному значению атомных масс отдельных изотопов. Это средневзвешенное значение определяется соответственно относительному содержанию изотопов в природе. Хлор существует в природе в виде смеси из 75,53% хлора-35 (атомная масса 34,97 а.е.м.) и 24,47% хлора-37 (36,97 а.е.м.), поэтому средневзвешенное значение масс этих изотопов равно [c.19]
    Поскольку протон — единственная положительно заряженная частица, обнаруженная в ядре, то порядковый номер элемента равен числу протонов ядра. В ядре алюминия, порядковый номер которого 13, должно содержаться 13 протонов, но так как его атомная масса равна 27, то в его ядре, как было установлено позднее, должно содержаться еще 14 нейтронов. Нейтроны изменяют массу ядра, но не влияют на его заряд. В ядре атома натрия, порядковый номер которого 11, атомная масса 23, должно сод жаться 11 протонов и 12 нейтронов. (И протоны, и нейтроны находятся в ядре, поэтому их называют нуклонами . ) [c.157]

    Дефект массы характеризует устойчивость атомных ядер и энергию связи нуклонов в ядре. Дефект массы соответствует энергии, которая выделяется при образовании ядра из свободных протонов и нейтронов и может быть вычислена из соотношения Эйнштейна Е — тс , где Е — энергия т — масса, с — скорость света в вакууме (с = 3-10 м/с). [c.9]

    Атом представляет собой сложную микросистему находящихся в движении элементарных-частиц. Он состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Носителем положительного заряда ядра является п ротон. В ядра атомов всех элементов, за исключением ядра легкого изотопа водорода, входят протоны и н е й тр о к ы. Основные характеристики электрона, протона и нейтрона приведены в табл. 1. [c.8]

    Вычислим, например, массу ядра гелия, состоящего из двух протонов и двух нейтронов. Сумма масс протонов и нейтронов, образующих ядро гелия, равна [c.104]

    Как видно из табл. 1, масса электрона почти в 1840 раз меньше массы протона и нейтрона. Поэтому масса атома практически равна массе ядра — сумме масс нуклонов — протонов и нейтронов. [c.8]

    Ядро атома содержит протоны и нейтроны. Протоны и нейтроны имеют почти одинаковые массы, но отличаются зарядом. У нейтрона нет электрического заряда, в то время как протон имеет положительный заряд, который точно компенсирует отрицательный заряд электрона. В табл. 1-1 указаны заряды трех перечисленных элементарных частиц, а также их массы, выраженные в атомных единицах массы. Атомная единица массы (а. е. м.) определяется как одна двенадцатая часть (точно) массы атома углерода, в ядре которого содержатся 6 протонов и 6 нейтронов. В такой шкале протоны и нейтроны обладают массами, которые близки к 1 а. е. м. каждая, но не равны точно этой величине. (Здесь уместно указать, что в [c.14]


    Однако в ряде случаев бомбардировка атомов, сопровождаемая захватом ими бомбардирующей частицы, приводит к образованию ядер, которые по отношению в них числа протонов и нейтронов являются Неустойчивыми. Полученные неустойчивые ядра самопроизвольно переходят в устойчивые за счет перехода протона р в нейтрон п или нейтрона в протон по схемам  [c.67]

    Сколько протонов и нейтронов содержится в атоме изотопа алюминий-27 Сколько электронов имеется в этом атоме Какова его ожидаемая атомная масса Сравните ее с наблюдаемым значением, приведенным в таблице атомных масс элементов учтите при этом, что алюминий имеет всего один естественный изотоп. Как объяснить расхождение в этих атомных массах  [c.57]

    Согласно современной теории атомное ядро имеет оболочечное строение. Протоны и нейтроны независимо друг от друга заполняют ядерные слои и подслои, подобно тому как это наблюдается для электронов в электронной оболочке атома. [c.9]

    Все изотопы магния содержат по 12 протонов. Изотоп с атомной массой 23,985 а.е.м. имеет массовое число 24 (суммарное число протонов и нейтронов), следовательно, он имеет 24 — 12 = 12 нейтронов. Символ этого изотопа Mg. Аналогично находим, что изотоп с атомным весом 24,986 а. е. м. имеет массовое число 25, содержит 13 нейтронов и имеет символ Третий изотоп [c.20]

    Свойства ядра определяются в основном его составом — числом протонов и нейтронов. Как известно, число протонов в ядре характеризует его заряд и принадлежность атома данному химическому элементу. Другой важной характеристикой ядра является массовое число Л, которое равно общему числу протонов 2 и нейтронов N, входящих в состав ядра  [c.8]

    Но, согласно новым представлениям о строении атома, атом имеет ядро, состоящее из протонов (и нейтронов). Протоны и нейтроны примерно равны по массе, и, следовательно, массы всех атомов должны быть кратными массе атома водорода (состоящего из одного протона). Гипотеза Праута возродилась, зато вновь возникли сомнения относительно того, какими должны быть атомные массы. [c.167]

    Человек научился с помощью обычных химических реакций по своему усмотрению перестраивать молекулы. Почему бы не попытаться перестраивать ядра атомов, используя ядерные реакции Протоны и нейтроны связаны гораздо прочнее, чем атомы в молекуле, и обычные методы, используемые для проведения обычных химических реакций, естественно, к успеху не приведут. Но ведь можно попытаться разработать новые методы. [c.170]

    Сопоставление показывает, что масса ядра всегда меньше арифметической суммы масс протонов и нейтронов, входящих в его состав. Разность между этими величинами называется дефектом массы. Так, масса ядра изотопа гелия 2Не(2р, 2п) равна 4,001606 а. е. м., тогда как сумма масс двух протонов и двух нейтронов составляет 4,031882 а. е. м. (2-1,007276 2-1,008665), т. е. дефект массы равен 0,030376 а. е. м. [c.9]

    Для данного элемента более распространены изотопы с четным числом нейтронов и менее — с нечетным числом протонов и нейтронов (например, [Н, 1дК и др.). [c.226]

    Протекают также реакции с участием протонов и нейтронов и образ ются элементы вплоть до висмута. [c.665]

    Сколько электронов, протонов и нейтронов содержится в атоме азота-14 Как записать символ этого изотопа, указав верхний и нижний индексы Во что превратился бы атом азота-14, если бы в составе его ядра появился еще один нейтрон Как это повлияло бы на число электронов вокруг ядра Во что превратился бы атом азота-14, если бы в составе его ядра появился еще один протон Как это повлияло бы на полное число электронов в атоме  [c.58]

    Величина энергия, выделяющейся ири образовании данного ядра нз протонов и нейтронов, называется энергией связи ядра и характеризует его устойчивость чем больше величина выделившейся энергии, тем устойчивее ядро. [c.105]

    Здесь верхние индексы указывают массовое число, или полное число тяжелых частиц-протонов и нейтронов-в ядре, а это число одинаково в изотопах углерода-14 и азота-14. Приведенная реакция дает пример [c.96]

    Мы можем считать, что ядра состоят из двух видов частиц — нейтральных нейтронов и положительно заряженных протонов. (Частицы, которые меньше атома, называются субатомными.) Нейтроны и протоны имеют практически одинаковую массу — 1,7г. Хотя эта масса пренебрежимо мала, она значительно больше массы электрона как видно из табл. V.1, моль нейтронов или протонов имеет массу около 1г, в то время как то же количество электронов — только 0,0005 г. Протоны и нейтроны, как считается, образуют большую часть массы Вселенной. [c.312]

    Массовое число Сумма чисел протонов и нейтронов в ядре атома данного изотопа [c.546]

    Строение атомных ядер. Изотопы. Согласно современным представлениям, атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Протон (от греч. нротос — первый)—элементарная частица, обладающая массой 1,00728 а. е. м. и положительным зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона. Нейтрон также представляет собой элементарную частицу, но не обладающую электрическим зарядом масса нейтрона составляет 1,00867 а. е. м. Протон принято обозначать символом р, нен-трон — н. [c.103]

    Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре каждого из этих изотопов Каков символ каждого изотопа (Запищите их, указывая только верхний индекс.) Чему равна средняя атомная масса цинка, встречающегося в естественных условиях  [c.58]

    Галлий имеет два изотопа с атомными массами 68,9257 и 70,9249. Сколько протонов и нейтронов содержится в атомах галлия каждого типа Каково относительное естественное содержание каждого изотопа Для ответа на этот вопрос воспользуйтесь средним значением [c.58]

    Проведенные Резерфордом опыты по рассеянию альфа-частиц показали, что атом состоит из чрезвычайно плотного положительно заряженного ядра, окруженного электронами. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Протон имеет единичный положительный заряд и массу 1,67 10 кг. Нейтрон представляет собой незаряженную частицу с массой 1,67 10- кг. [c.375]

    В гл. 1 уже упоминалось, что атомное ядро состоит из двух типов основных элементарных частиц, протонов и нейтронов, которые в совокупности называются нуклонами. Ядро имеет положительный заряд, равный числу содержащихся в нем протонов, а это число 2 называется порядковым (атомным) номером ядра. В нейтральном атоме ядро окружено электронами, число которых равно числу протонов в ядре. Поскольку химические свойства атома определяются его электронами, все нейтральные атомы с одинаковым числом электронов (и протонов) рассматриваются как атомы одного элемента. Следовательно, порядковый номер атома указывает на его принадлежность к определенному элементу. Суммарное число протонов и нейтронов в атомном ядре называется его массовым числом, А. [c.405]

    Элементы, естественно встречающиеся в природе, обычно представляют собой смеси нескольких изотопов. Например, водород имеет три изотопа Н, Н и Н, первые два из которых встречаются в природе в пропорции, указанной в табл. 23-1. В ядро каждого из этих трех изотопов входят соответственно протон, протон и нейтрон, протон и два нейтрона. Ртуть имеет изотопы, общее содержание протонов и нейтронов [c.406]

    Массовое число. А, и масса ядра, выраженные в атомных единицах массы, не совпадают, в частности, из-за того, что масса протона или нейтрона не равна в точности 1 а.е.м. В приложении 2 указано, что масса протона составляет 1,007276 а.е.м., а масса нейтрона 1,008665 а.е.м. Однако есть и другая причина атом устойчивого изотопа имеет меньшую массу, чем сумма масс всех электронов, протонов и нейтронов, из которых он состоит. [c.407]

    Свойства ядер определяются взаимодействием нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Каждое атомное ядро характеризуется определенным количеством нуклонов  [c.42]

    При образовании атома so°Hg из электронов, протонов и нейтронов потеря массы в расчете на один нуклон составляет [c.408]

    Современное состояние науки о ядре и его структуре находится примерно в том же положении, в котором находилась теория строения атома в 1925 г. Имеется возможность проводить измерения свойств ядер, описывать и классифицировать их, но нет еще общей теории, позволяющей объяснить эти свойства. Ядра состоят из протонов и нейтронов, сосредоточенных в небольшом объеме и взаимодействующих сильнее всего лишь со своими непосредственными соседями по ядру. В некоторых отношениях (это касается энергии связи) они подобны спрессованным капелькам однородных частиц, но в других отношениях (предпочтительность четного числа нуклонов и существование магических чисел) они ведут себя так, будто образуют оболочечные структуры, подобные электронным оболочкам. Диаграммы энергетических уровней для ядер могут быть построены на основе спектров у-излучения, сопровождающего ядерные превращения. Ядра, подобно электронам в атоме, тоже имеют основные и возбужденные состояния. [c.435]

    Часть атома, находящаяся в его центре и заряженная положительно в ядре сосредоточена основная масса атома. Ядро состоит из нуклонов (протонов и нейтронов). Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массовым числом. [c.28]

    В настоящее время известно около 300 устойчивых и свыше 1400 радиоактивных ядер. Замечено, что ядра с числом протонов или нейтронов, равным 2, 8, 14, 20, 28, 50. 82, и числом нейтронов 126, 152 заметно отличаются по свойствам от остальных. Предполагается, что эти магические числа нуклонов соответствуют завершенным ядерным слоям и подслоям. Магическими ядра могут быть по числу протонов, по числу нейтронов и по числу протонов и нейтронов (дважды магические). К дважды магическим относятся ядра Не (2р, 2п), (8р, 8п), н (14р, 14п), Са (20р, 20п) и РЬ (82р, 126п). По числу протопов магическими являются 28Ni, 5 8п, ваРЬ, а по числу нейтронов магическими являются з 5г(38р, 50п), 2г(40р, 50п), Ва (56р, 82п), 57 Ьа(57р, 82п), °Се(58р, 82п) и др. [c.9]

    Число протонов в ядре атома принято называть порядковым (атомным) номером и обозначать буквой Z. Оно совпадает с числом электронов, окружающих ядро, поскольку атом должен быть электрически нейтральным. Массовое число атома равно полному числу содержащихся в нем тяжелых частиц протонов и нейтронов. Когда два атома сближаются на достаточное расстояние, чтобы между ними возникло химическое взаимодействие-или, как принято говорить, химическая связь,-каждый атом ощущает главным образом наличие самых внешних электронов другого атома. Поэтому именно эти внещние электроны играют определяющую роль в химическом поведении атомов. Нейтроны в составе ядра оказывают ничтожное влияние на химические свойства атомов, а протоны важны постольку, поскольку они определяют число электронов, которые должны окружать ядро нейтрального атома. Все атомы с одинаковым порядковым номером ведут себя в химическом отношении практически одинаково и рассматриваются как атомы одного и того же химического элемента. Каждому элементу присвоено определенное название и одно- или двухбуквенный символ (обычно заимствованный от греческого или латинского названия). Например, символ углерода-С, а символ кальция-Са. В качестве символа натрия. Ка, взяты две первые буквы его латинского (и немецкого) названия натриум, чтобы отличить его от азота N (латинское название нитроген). В таблице- атомных масс элементов, помешенной на внутренней стороне обложки книги, приведен алфавитный перечень элементов и их символов. [c.15]

    Сумма числа протонов и числа нейтронов, содержащихся в ядре атома, называется массовым числом атома (ядра) Поскольку и протон, и нейтрон имеют массу, очень близкую к атомной единице массы, то массовое число атома приближенно выряжает его атомную массу. Но число протонов равно числу ноло> ситсльных зарядов, т. е. порядковому номеру элемента сле-ловатсльно, число нейтронов равняется разности между массовым числом и порядковым номером элемента. [c.104]

    Масса ядра атома лищь приближенно равна сумме масс протонов и нейтронов, образующих ядро. Если, приняв во внимание точные величины масс протона и нейтрона, подсчитать, чему должны равняться массы различных ядер, то получается некоторое расхождение с величинами, найденными экспериментальным путем. [c.104]

    Аналогичные результаты получаются при подсчете масс других ядер. Оказывается, что масса ядра всегда меньше суммы масс всех составляющих ядро частиц, т, е, всех протонов и нейтронов, рассматриваемых отделенными друг от друга. Это явление получило название дефектамассы. [c.104]

    На рис. 23-4 указано лишь существование устойчивых (нерадиоактивных) изотопов, но не их степень ядерной устойчивости и не их относительную распространенность. Ядра обладают особой устойчивостью, если они имеют Z или п (число нейтронов), равное 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126. Приведенные значения называются магическйми числами. Хотя они дают определенную информацию об оболочечной структуре ядра, пока что не существует теории, позволяющей объяснить эти данные. Напрашивается их сопоставление с набором магических чисел 2, 10, 18, 36, 54 и 86, которые принимают порядковые номера особо устойчивых в химическом отношении элементов — благородных газов. Магические числа устойчивости ядер могут, очевидно, получить объяснение на основе представлений об оболочечной структуре ядра, причем ядерные квантовые оболочки, по-видимому, должны существовать независимо для протонов и нейтронов. Магическое число протонов либо нейтронов придает ядру устойчивость атомы типа 82 РЬ с магическими числами одновременно протонов и нейтронов обла- [c.417]

    Магний (Mg) в основном состоит из трех естественных изотопов 78,70% всех атомов магния имеют атомную массу 23,985 а.е.м., 10,13%-24,986 а.е.м. и 11,17%-25,983 а.е.м. Ско.нько протонов и нейтронов содержится в каждом из этих трех изотопов Как следует записать символы каждого изотопа Наконец, чему равно средневзвешенное значение их атомных масс  [c.20]

    Атом состоит из положительно заряженного ядра, которое окружено таким числом отрицательно заряженных электронов, что в целом атом оказывается электрически нейтральным. Ядро в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов масса каждой из этих частиц пpибJ изитeльнo равна 1 а.е.м. Масса электрона приблизительно равна 1/1836 части массы протона заряд электрона равен по величине, но противоположен по знаку заряду протона. Суммарное число протонов в ядре (и электронов в нейтральном атоме) называется атомным номером 2. Суммарное число протонов и нейтронов в атоме называется [c.51]

    Достоверность модели Резерфорда была подтверждена дальнейшими исследованиями. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (рис. 8-3). Вокруг ядра имеется ровно столько электронов, чтобы они компенсировали заряд ядра. Но классическая физика не в состоянии объяснить подобную модель атома. В самом деле, что удерживает положительные и отрицательные заряды на расстоянии друг от друга Если электроны неподвижны, электростатическое притяжение к ядру должно сближать их до получения миниатюрного варианта томсоновой модели атома. И наоборот, если электроны движутся по каким-то орбитам вокруг ядра, дело отнюдь не упрощается. Электрон, движущийся по кругу вокруг положительного ядра, представляет собой осциллирующий диполь, если рассматривать атом в плоскости такой орбиты при этом отрицательный заряд колеблется в одну и другую сторону относительно положительного заря- [c.332]

    Распространенность устойчивых ядер с четаыяш и нечетными числами протонов и нейтронов [c.419]


Подготовка к ЕГЭ по физике

Пишите в комментариях какую ещё задачу нужно решить.

Сколько нейтронов содержит ядро

Рассмотрим пример.

Атом Полония 21284Po содержит 84 протона. Это сразу же видно из нижнего индекса.

Также он содержит 128 нейтронов.

Как я это узнал — просто вычел из 212 84.

212 — 84 = 128.

A 17

Условие:

Атом бора 85B содержит:

Варианты ответа

1) 8 протонов 5 нейтронов и 13 электронов

2) 8 протонов 13 нейтронов и 8 электронов

3) 5 протонов 3 нейтрона и 5 электронов

4) 5 протонов, 8 нейтронов и 13 электронов

Как решать

Чтобы решать такие задачи, нужно понимать из чего состоят атомы.

1) Самый простой факт, который легко запомнить: в нейтральных атомах количество протонов и электронов одинаково.

То есть, если в условии не сказано, что атом имеет заряд (т.е. это не простой атом а ион). мы считаем, что электронов столько же сколько и протонов.

2) Нижний индекс это количество протонов.

3) Верхний индекс это сумма протонов и нейтронов

4) Как дополнительную информацию можно держать в уме, что в лёгких ядрах нейтронов меньше чем протонов, с ростом массы количество нейтронов догоняет количество протонов и в тяжёлых ядрах нейтронов может быть намного больше.

Пример

Атом бора 85B содержит:

1) 8 протонов 5 нейтронов и 13 электронов

2) 8 протонов 13 нейтронов и 8 электронов

3) 5 протонов 3 нейтрона и 5 электронов

4) 5 протонов, 8 нейтронов и 13 электронов

85B

Нижний индекс — это число протонов (см. пункт 2). Значит протонов в этом атоме 5

Про заряд атома ничего не сказано, значит он нейтральный.

Следовательно электронов столько же сколько протонов — их тоже пять.

Уже этих знаний достаточно чтобы выбрать ответ номер 3.

Для проверки смотрим, что 5 протонов плюс 3 нейтрона это 8. То есть верхний индекс должен равняться 8. Сходится.

Ответ: 3.

A 18

Условие:

Дан график изменения числа ядер находящегося в пробирке радиоактивного изотопа с течением времени. Период полураспада этого изотопа —

Сначала проговорим условие и решение без конкретного графика. Затем разберём пример.

Варианты ответа

1) 1 месяц 2) 2 месяца 3) 3 месяца 4) 4 месяца или любой другой отрезок времени.

Как решать такие задачи в общем случае

1) Период полураспада, это такое время за которое количество ядер уменьшается в два раза.

2) Смотрим на график. Ищем где ось, по которой отложено количество ядер.

3) Ищем любой удобный участок на котором количество изменилось в два раза.

4) Отмечаем две точки — первая это точка на которой количество больше. Вторая — это точка в которой количество ядер в два раза меньше чем в первой.

5) Помним, что у каждой точки графика есть две координаты: количество ядер и время.

6) После того как мы отметили точки — смотрим какие значения времени им соответсвуют.

7) Вычитаем из большего времени меньшее — это и будет период полураспада.

Замечание: вполне возможна, что графике можно выбрать несколько удобных пар точек, если график правильный то ответ, меняться не будет.

Как решать конкретно этот пример

Условие: Дан график изменения числа ядер находящегося в пробирке радиоактивного изотопа с течением времени. Период полураспада этого изотопа —

1) 1 месяц 2) 2 месяца 3) 3 месяца 4) 4 месяца

График:

2) Смотрим на график. Ищем где ось, по которой отложено количество ядер.

В нашем случае это ось ординат. Подчёркнута оранжевым.

3) Ищем любой участок на котором количество изменилось в два раза.

Например, выберем участок, на котором количество ядер уменьшилось с 6 до 3.

Для этого проведём две прямые. Красная будет соответствовать количеству 6 * N18 а зелёная 3 * N18

Теперь нужно найти и отметить точки, в которых эти прямые пересекают наш график.

Примечание: Если Вы решаете задачу не про радиоативный распад, а про что-то другое таких точек может быть много — нужно выбрать две соседние. В нашем случае их будет всего две.

4) Отмечаем две точки — первая это точка, на которой количество больше.

Вторая — это точка, в которой количество ядер в два раза меньше чем в первой.

5) Помним, что у каждой точки графика есть две координаты: количество ядер и время.

6) После того как мы отметили точки — смотрим какие значения времени им соответсвуют.

В нашем случае это 0 месяцев и 1 месяц

7) Вычитаем из большего времени меньшее — это и будет период полураспада.

1 месяц — 0 месяцев = 1 месяц

Ответ: 1 месяц

A 19

Условие:

Радиоактивный полоний 21684Po, испытав один α-распад и два электронных β-распада, превратился в изотоп

Варианты ответа

1) свинца 21282Pb

2) полония 21284Po

3) висмута 21283Bi

4) таллия 20881Po

Как решать вообще не вникая в суть

Если совсем примитивно: альфа распад вычитает 4 из верхнего индекса и 2 из нижнего. Ничего никуда не добавляет.

Электронный бета распад не трогает верхний индекс но добавляет 1 к нижнему.

Буква зависит от нижнего индекса, если нижний индекс не изменился, то элемент остался собой и буква не поменяется.

216 — 4 = 212

84 — 2 + 1*2 = 84

Разбираемся в сути происходящего

1) Альфа частица это два протона вместе с двумя нейтронам.

Т.е. всего частиц (адронов) четыре.

Записать её можно следующей формулой 42α2

2) α-распад: Альфа распад это процесс при котором из ядра вылетает альфа частица.

Т.е. в ядре становится на два протона и на два нейтрона меньше.

3) Нижний индекс это число протонов в ядре. 21684Po т.е. в нашем ядре 84 протона

4) Верхний индекс это сумма протонов и нейтронов в ядре. 21684Po в нашем ядре 84 протона и, следовательно, 216 — 84 = 132 нейтрона.

5) Один α-распад это минус 4 из верхнего индекса и минус 2 из нижнего.

6) электронный β-распад или β — распад это процесс при котором нейтрон превращается в протон и излучает ещё пару частиц, которые не остаются в ядре.

7) β — распад не изменяет верхний индекс, но увеличивает на 1 нижний

Решаем наш пример

21684 минус альфа частица это 21282

то есть это свинец 21282Pb

Два электронных бета распада увеличивают нижний индекс на 2.

Получаем 21284 и это полоний 21284Po

3.2.1. Строение атома — Энергетика: история, настоящее и будущее

3.2.1. Строение атома

Все в мире состоит из молекул, которые представляют собой сложные комплексы взаимодействующих атомов. Молекулы — это наименьшие частицы вещества, сохраняющие его химические свойства. Молекула состоит из одинаковых (в простом веществе) или разных (в химическом соединении) атомов, объединенных химическими связями.

Атом – наименьшая частица химического элемента, которая является носителем его химических свойств. Все атомы химических элементов имеют одинаковую структуру. Их линейный размер в диаметре составляет примерно 10-10м. Атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов, которые размещены на электронных орбитах атома.

Электроны в атоме сгруппированы по оболочкам (слоям), которые принято обозначать буквами К, L, М, N, O, P, Q. Строение электронных оболочек подчинено строгому физическому закону – «в одном атоме не может быть двух электронов, находящихся в одном и том же энергетическом состоянии». Это состояние определяется тремя параметрами: энергией связи электрона в атоме, характером его вращения вокруг ядра (орбитальным моментом) и вращения вокруг собственной оси (спином). Каждая электронная орбита соответствует вполне конкретному значению энергии связи, благодаря которой электроны удерживаются в атоме. Электроны, получившие дополнительную энергию, могут переходить на орбиту, более удаленную от ядра, или вообще покидать пределы атома. Состояние атома, в котором электроны перешли со свойственной им оболочки на более удаленную от ядра орбиту, является, как правило, неустойчивым. Время его нахождения в таком возбужденном состоянии не превышает 10-8с. При переходе электрона с удаленной на более близкую к ядру орбиту выделяется энергия.

Ядро – центральная часть атома, состоящая из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Эти частицы, называемые нуклонами, удерживаются в ядрах короткодействующими силами притяжения, возникающими за счет обмена квантами так называемого «сильного» взаимодействия. Размеры ядра примерно в 10–100 тысяч раз меньше линейных размеров атома (диаметр ядра порядка 10-14м). Несмотря на относительно малые размеры ядра, в нем сосредоточена практически вся масса атома, что обусловливает очень высокую плотность ядерного вещества. Масса ядра несколько ниже суммы масс составляющих его протонов и нейтронов в свободном состоянии. Эта разница называется «дефектом массы».

Ядро элемента X принято обозначать как илиX7A, где Z – заряд ядра, равный числу протонов, определяющий атомный номер ядра;A– массовое число ядра, равное суммарному числу протонов и нейтронов.

Протон – элементарная частица, носящая единичный положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Он является ядром атома простейшего водорода.

Нейтрон – незаряженная элементарная частица с массой покоя, несколько превышающей массу протона. В свободном состоянии нейтрон – неустойчивая частица и претерпевает превращения. Большая проникающая способность нейтронов объясняется тем, что эти частицы не заряжены. Они свободно пролетают сквозь атомы, не взаимодействуя с их электронами и не задерживаясь в своем движении, если только не сталкиваются с ядрами.

Протон и нейтрон обозначаются соответственно и, где нижние индексы обозначают заряд, а верхние – массу в атомных единицах массы (а. е. м.), которая округляется до единицы. В качестве а. е. м. принята 1/12 часть массы атома углерода. Масса протона и нейтрона в 1840 раз больше массы электрона. Для протонов и нейтронов существует общее название нуклоны. Положительный заряд ядра определяется количеством протонов в нем. Атом любого химического элемента характеризуется двумя главными параметрами: массовым числом и атомным номером элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Массовое число А– суммарное число протонов и нейтронов в ядре данного атома. Атомный номер Z–число протонов, входящих в состав ядра. Исходя из этих определений, число нейтронов в ядре равно N=A–Z.

Ядра элементов с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов называются изотопами. В качестве примера можно привести природный уран, который имеет три изотопа:В настоящее время известно около 1500 изотопов. Одни из них устойчивые (стабильные), другие – неустойчивые, радиоактивные.

Заряд и массовое число являются основными характеристиками атомных ядер. Разновидности атомов, характеризующиеся определенным массовым числом и атомным номером, называют нуклидами и обозначают символом элемента с указанием атомного номера (внизу слева) и массового числа (вверху слева), например:В периодической системе элементы расположены строго последовательно в порядке возрастания заряда ядер их атомов. При этом свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов. В каждом периоде системы химических элементов Д.И. Менделеева идет построение нового электронного слоя, а в больших периодах также достройка внутренних слоев. Поэтому число электронных слоев в атоме обычно равно номеру периода, в котором находится соответствующий элемент.

При нормальном состоянии атома количество его электронов, движущихся вокруг ядра, соответствует количеству протонов в ядре, что приводит к нейтрализации суммарных отрицательных зарядов электронов и положительного заряда ядра. В этом состоянии атом является электрически нейтральной системой.

Устойчивость атомных ядер обусловлена ядерными силами притяжения, удерживающими нуклоны в ядре. Особенность их заключается в том, что они достаточно велики на расстояниях, сопоставимых с размерами ядра (в 2–3 раза превосходят силы отталкивания Кулона, действующие между заряженными частицами, входящими в состав ядра). Эта особенность ядерных сил обусловлена энергией связи, которая составляет несколько миллионов электрон-вольт, что от нескольких сотен до нескольких тысяч раз превышает энергию связи электрона в атоме. При этом важно подчеркнуть, что устойчивость ядер атомов обеспечивается лишь при вполне определенных соотношениях протонов и нейтронов. Для легких ядер их число почти одинаково, для тяжелых – доля нейтронов возрастает. Ядра атомов, которые находятся в конце таблицы Менделеева (с атомным номером Z>82), как правило, неустойчивы. При увеличении суммарного числа нуклонов уменьшается сила ядерных притяжений и эффект кулоновских сил отталкивания начинает превалировать. В таких атомах силы ядерных притяжений уже не хватает для обеспечения полной устойчивости ядер, что приводит к процессам их внутренней перестройки (самопроизвольным превращениям), сопровождающимся выделением энергии. Таким образом, у химических элементов с атомным номером (зарядом ядра) Z<83 существуют как стабильные, так и радиоактивные изотопы. У элементов с атомным номером Z>84 имеются лишь радиоактивные изотопы. Такие изотопы называют радионуклидами.

Процесс спонтанного перехода атомного ядра в другое ядро или ядра с испусканием при этом различных частиц называется радиоактивным распадом, или радиоактивностью.
 

Стабильные «зеркальные» атомы оказались непохожи друг на друга — Наука

ТАСС, 2 апреля. Американские физики обнаружили намеки на то, что, вопреки классической теории не только нестабильные, но и стабильные атомы с «зеркальным» числом протонов и нейтронов ведут себя неодинаковым образом. Статью с описанием их работы опубликовал научный журнал Nature.

«У атомов стронция-73 и брома-73 должна быть идентичная структура, однако, к нашему большому удивлению, это оказалось не так. Это открытие заставляет нас сомневаться в том, что мы полностью понимаем то, как работают сильные ядерные взаимодействия», – прокомментировал один из авторов исследования, доцент Массачусетского университета в Лоуэлле Эндрю Роджерс.

Один из главных принципов современной физики состоит в том, что большинство ее законов симметричны. К примеру, если заставить время двигаться назад, поменяв знак в формуле, которая описывает второй закон Ньютона, то он будет идеально точно описывать процесс ускорения тела под действием приложенных к нему сил.

Другой пример этого принципа – позитроны, антипротоны и другие частицы антиматерии. Они представляют собой зеркальные отражения обычных частиц материи – электронов, протонов и так далее. Это выражается в том, что у античастиц есть все те же свойства, что и у их антиподов, за исключением противоположного заряда.

Ученые достаточно давно пытаются найти нарушения в этой симметрии, исследуя проблему отсутствия антиматерии в видимой Вселенной. Однако пока сделать это им не удалось.

Зеркало для атома

Роджерс и его коллеги уже много лет изучают свойства так называемых «зеркальных» атомов. Так физики называют элементы, у которых сумма протонов и нейтронов одинакова, но количество каждого из слагаемых противоположно. Теория предсказывает, что такие атомы должны быть устроены идентичным образом: у них должны быть одинаковы форма, размер, структура энергетических уровней и ряд других качеств.

Ученые давно знают, что это правило не всегда работает на 100% при «накачке» атомов большим количеством энергии. Однако недавно физики выяснили, что оно в принципе не соответствует действительности для одной пары «зеркальных» атомов, фтора-16 и азота-16. Тем не менее это не стало неожиданностью для исследователей, так как фтор-16 настолько нестабилен, что он распадается за 0,01 аттосекунды (10 в –20-й степени секунды).

Экспериментируя на ускорителе частиц NSCL, который может разгонять тяжелые частицы и производить редкие изотопы различных элементов, американские физики открыли еще одну подобную пару «зеркальных» атомов с нарушенной симметрией – стронция-73 и брома-73. Это относительно стабильные изотопы, в природе они, однако, не встречаются. Физики достаточно давно научились производить их, бомбардируя тяжелыми ионами мишени из молибдена-92 и других элементов.

Наблюдая за распадами 400 подобных атомов, ученые смогли выяснить структуру их энергетических уровней. Оказалось, что они не совпадают даже для тех случаев, когда стронций-73 и бром-73 находились в состоянии покоя. Аналогичным образом форма этих атомов сильно различалась.

Как объясняет Роджерс, это несовпадение, в отличие от фтора-16 и азота-16, нельзя объяснить тем, что один из «зеркальных» атомов был крайне нестабилен по своей природе и почти мгновенно распадался. Расхождение в свойствах стронция-73 и брома-73, соответственно, говорит о том, что ученые не до конца понимают то, как взаимодействуют между собой протоны и нейтроны и как работают силы, удерживающие их внутри атома.

Как рассчитать заряд ядра атома

Атомный калькулятор представляет собой инструмент для расчета атомного номера и массового числа на основе количества компонентов атома – протонов, нейтронов и электронов (или наоборот).

Кроме того, вы можете определить заряд ионов с известным числом протонов и электронов. Статья ниже предоставит вам определение атома, компонентов атома, атомного номера и массового числа, а также краткое пошаговое руководство о том, как рассчитать количество компонентов атома.

Атом – это наименьшая составляющая единица материи, которая сохраняет свойства элемента. Типичный атом состоит из ядра и электронного облака. Компоненты атома – это положительно заряженные протоны и электрически нейтральные нейтроны в ядре, а также отрицательно заряженные электроны, вращающиеся вокруг этого ядра. Протоны и нейтроны называются нуклонами.

Атомы электрически нейтральны, потому что они имеют равное количество электронов и протонов. Однако, когда атом имеет неодинаковое количество протонов и электронов, он имеет электрический заряд, и они создают ионы. Если ион имеет больше протонов, чем электронов, он заряжен положительно и называется катионом. И наоборот, если ион имеет больше электронов, чем электронов, он отрицательно заряжен и называется анионом.

Некоторые атомы могут расщепляться на более мелкие части (более легкие ядра). Если вы хотите знать период полураспада, вы можете использовать Калькулятор периода полураспада, чтобы рассчитать количество ядер, оставшихся после определенного времени.

Атомный номер, атомная масса

Атом уникально идентифицируется с атомным номером (символ Z). Атомный номер – это число протонов, присутствующих в ядре. В случае незаряженных атомов атомный номер равен числу электронов. Напротив, в ионах число электронов является разностью между атомным номером и зарядом ионов. В катионах электронов меньше, чем протонов, а в анионах больше электронов, чем протонов.

Число нейтронов в данном элементе, однако, может варьироваться. Варианты одного и того же химического элемента с разным количеством нейтронов называются изотопами. Протоны и нейтроны определяют массу атома. Массовое число (символ А) представляет собой сумму чисел протонов и нейтронов.

Как рассчитать атомный номер, атомную массу и заряд или количество протонов, нейтронов и электронов? – полезные уравнения

Если вы знаете атомный номер (Z), атомную массу (A) и заряд (z), вы можете рассчитать число протонов (p), нейтронов (n) и электронов (e) по заданным математическим уравнениям (1-3):

р = Z (1)

n = A – Z (2)

e = Z – z (3)

С другой стороны, если вам известны числа протонов (p), нейтронов (n) и электронов (e), вы можете рассчитать атомный номер (Z), атомную массу (A) и заряд (z) (уравнения (4-6) )):

Z = p (4)

A = p + n (5)

z = p – e (6)

Как рассчитать атомный номер, атомную массу и заряд или количество протонов, нейтронов и электронов?

Выберите свой элемент. Предположим, что это атом натрия (Na). Заряд 0.
Найдите атомный номер (Z) и массовое число (A). Они равны 11 и 23 соответственно.
Рассчитайте количество протонов, нейтронов и электронов, используя математические выражения (1-3):
р = 11

n = 23 – 11 = 12

е = 11 – 0 = 11

Кроме того, вы также можете рассчитать атомный номер, атомную массу и заряд.

Выберите свой элемент. Давайте предположим, что это сульфид-анион (S2- — анион серы).
Найти количество протонов, нейтронов и электронов. Они равны 16, 16 и 18 соответственно.

Рассчитайте атомный номер, атомную массу и заряд, используя математические выражения (4-6):
Z = 16

А = 16 + 16 = 32

z = 16 – 18 = -2

Конечно, вам не нужно выполнять все эти вычисления вручную! Введите любые три значения в этот калькулятор атомов и посмотрите, как он сделает всю работу за вас.

Атомная масса | Химия [Магистр]

Средняя атомная масса

Средняя атомная масса элемента — это сумма масс его изотопов, умноженная на их естественное содержание.

Цели обучения

Вычислить среднюю атомную массу элемента с учетом его изотопов и их естественного содержания

Основные выводы

Ключевые моменты
  • В ядре элемента может быть разное количество нейтронов, но всегда одно и то же количество протонов.Варианты элемента с разными нейтронами имеют разные массы и называются изотопами.
  • Средняя атомная масса элемента рассчитывается путем суммирования масс изотопов элемента, каждый из которых умножается на его естественное содержание на Земле.
  • При вычислении массы элементов или соединений всегда используйте среднюю атомную массу, которую можно найти в периодической таблице.
Ключевые термины
  • массовое число : общее количество протонов и нейтронов в атомном ядре.
  • естественное изобилие : Изотоп определенного естественного происхождения на планете.
  • средняя атомная масса : масса, рассчитанная путем суммирования масс изотопов элемента, каждый из которых умножен на его естественное содержание на Земле.

Атомный номер элемента определяет идентичность элемента и означает количество протонов в ядре одного атома. Например, элемент водород (самый легкий элемент) всегда будет иметь в своем ядре один протон.В ядре элемента гелия всегда будет два протона.

Изотопы

Однако атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов в своем ядре. Например, существуют стабильные атомы гелия, которые содержат один или два нейтрона, но оба атома имеют два протона. Эти разные типы атомов гелия имеют разные массы (3 или 4 атомные единицы массы), и их называют изотопами. Для любого данного изотопа сумма количества протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом.Это потому, что каждый протон и каждый нейтрон весят одну атомную единицу массы (а.е.м.). Сложив вместе количество протонов и нейтронов и умножив на 1 а.е.м., вы можете вычислить массу атома. Все элементы существуют как набор изотопов. Слово «изотоп» происходит от греческих «isos» (что означает «тот же») и «topes» (что означает «место»), потому что элементы могут занимать одно и то же место в периодической таблице, но при этом различны в субатомном строении.

Атом лития : Стилизованный атом лития-7: 3 протона (красный), 4 нейтрона (черный) и 3 электрона (синий).(У лития также есть другой, более редкий изотоп, содержащий всего 2 нейтрона.)

Расчет средней атомной массы

Средняя атомная масса элемента — это сумма масс его изотопов, каждый из которых умножается на его естественное содержание (десятичная дробь, связанная с процентом атомов этого элемента, принадлежащих к данному изотопу).

Средняя атомная масса = f 1 M 1 + f 2 M 2 +… + f n M n где f — доля, представляющая естественное содержание изотопа, а M — масса количество (вес) изотопа.

Среднюю атомную массу элемента можно найти в периодической таблице, обычно под символом элемента. Когда доступны данные о естественном содержании различных изотопов элемента, вычислить среднюю атомную массу просто.

  • Для гелия на каждый миллион изотопов гелия-4 приходится примерно один изотоп гелия-3; поэтому средняя атомная масса очень близка к 4 а.е.м. (4,002602 а.е.м.).
  • Хлор состоит из двух основных изотопов, один из которых содержит 18 нейтронов (75.77 процентов атомов природного хлора) и один с 20 нейтронами (24,23 процента атомов природного хлора). Атомный номер хлора 17 (в его ядре 17 протонов).

Чтобы вычислить среднюю массу, сначала преобразуйте проценты в доли (разделите их на 100). Затем вычислите массовые числа. Изотоп хлора с 18 нейтронами имеет распространенность 0,7577 и массовое число 35 а.е.м. Чтобы вычислить среднюю атомную массу, умножьте долю на массовое число для каждого изотопа, а затем сложите их вместе.

Средняя атомная масса хлора = (0,7577 [латекс] \ cdot [/ латекс] 35 а.е.м.) + (0,2423 [латекс] \ cdot [/ латекс] 37 а.е.м.) = 35,48 а.е.м.

Другой пример — вычисление атомной массы бора (B), который имеет два изотопа: B-10 с естественным содержанием 19,9% и B-11 с содержанием 80,1%. Следовательно,

Средняя атомная масса бора = (0,199 [латекс] \ cdot [/ latex] 10 а.е.м.) + (0,801 [латекс] \ cdot [/ латекс] 11 а.е.м.) = 10,80 а.е.м.

Всякий раз, когда мы проводим массовые вычисления с участием элементов или соединений (комбинаций элементов), мы всегда используем средние атомные массы.

Масс-спектрометрия для измерения массы

Масс-спектрометрия — это мощный метод определения характеристик, позволяющий определять элементы, изотопы и соединения на основе отношения массы к заряду.

Цели обучения

Определите основное применение масс-спектрометра

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Масс-спектрометры работают с образцами в газообразном состоянии.
  • Газообразные образцы ионизируются источником ионов, который добавляет или удаляет заряженные частицы (электроны или ионы).Примеры источников ионов включают индуктивно связанную плазму и электронный удар.
  • Масс-анализаторы разделяют ионизированные образцы в соответствии с их отношением массы к заряду. Времяпролетный и квадрупольный — примеры масс-анализаторов.
  • Массу частицы можно очень точно рассчитать на основе таких параметров, как время, необходимое для прохождения определенного расстояния, или угол ее перемещения.
  • Масс-спектрометры настолько точны, что могут определять типы элементов в соединениях или измерять разницу между массами разных изотопов одного и того же атома.
Ключевые термины
  • ионизация : любой процесс, который приводит к диссоциации нейтрального атома или молекулы на заряженные частицы (ионы).
  • плазма : состояние вещества, состоящего из частично ионизированного газа, обычно при высоких температурах.
  • Отношение массы к заряду : лучший способ разделения ионов в масс-спектрометре. Это число рассчитывается путем деления веса иона на его заряд.

Масс-спектрометрия (МС) — это мощный метод, позволяющий идентифицировать широкий спектр химических соединений.Он используется для определения массы частицы, элементного состава образца и химической структуры более крупных молекул.

Масс-спектрометры разделяют соединения на основе свойства, известного как отношение массы к заряду: масса атома, деленная на его заряд. Сначала образец ионизируется. Ионизация — это процесс преобразования атома или молекулы в ион путем добавления или удаления заряженных частиц, таких как электроны или ионы. Как только образец ионизируется, он проходит через какое-либо электрическое или магнитное поле.Массу частицы можно рассчитать на основе таких параметров, как время, необходимое для прохождения определенного расстояния, или угол ее перемещения.

Схема масс-спектрометра : Образец загружается в масс-спектрометр, где он подвергается испарению и ионизации. Компоненты образца ионизируются одним из множества методов, например с помощью ионизирующей нити. Ионы разделяются при анализе магнитными полями. Они разделены в соответствии с их отношением массы к заряду.Ионы обнаруживаются, как правило, количественным методом, например коллектором Фарадея. Ионный сигнал преобразуется в масс-спектр.

Состав приборов для масс-спектрометрии (МС)

Приборы

MS состоят из двух основных компонентов:

  • Источник ионов, который может преобразовывать молекулы пробы в ионы
  • Масс-анализатор, сортирующий ионы по массе с помощью электромагнитных полей

Существует множество методов ионизации и обнаружения соединений.

Ионизирующие соединения

Пламя индуктивно связанной плазмы (ICP) : Изображение пламени ICP через зеленое стекло сварщика.

Источник ионов — это часть масс-спектрометра, которая ионизирует соединение. В зависимости от информации, требуемой от масс-спектрометрического анализа, могут использоваться различные методы ионизации. Например, наиболее распространенным источником ионов для анализа элементов является индуктивно-связанная плазма (ICP). В ICP «пламя» плазменного газа с температурой 10 000 градусов Цельсия используется для распыления молекул пробы и отделения внешних электронов от этих атомов.

Плазма обычно создается из газообразного аргона. Плазменный газ в целом электрически нейтрален, но значительное количество его атомов ионизируется высокой температурой.

Электронный удар (ЭУ) — еще один метод генерации ионов. В EI образец нагревается до тех пор, пока не станет газом. Затем он проходит через пучок электронов. Этот высокоэнергетический пучок удаляет электроны из молекул образца, оставляя после себя положительно заряженные радикалы.

Масс-анализаторы

Масс-анализаторы разделяют ионы в соответствии с их отношением массы к заряду.Есть много типов масс-анализаторов. У каждого есть свои сильные и слабые стороны, в том числе:

  • насколько точно они могут измерить подобное отношение массы к заряду
  • диапазон масс и концентраций проб, которые они могут измерить.

Например, анализатор времени пролета (TOF) использует электрическое поле для ускорения ионов с помощью того же потенциала, а затем измеряет время, необходимое им для достижения детектора. Поскольку все частицы имеют одинаковый заряд, их скорости зависят только от их массы, и более легкие ионы первыми достигнут детектора.

Времяпролетный масс-анализатор : Схема времяпролетного масс-анализатора (TOF).

Другой тип детектора — квадрупольный. Здесь ионы проходят через четыре параллельных стержня, которые прикладывают переменное электрическое напряжение. На изменение поля ионы реагируют сложными путями. В зависимости от приложенного напряжения через анализатор будут проходить только ионы с определенным отношением массы к заряду. Все остальные ионы будут потеряны при столкновении со стержнями.

Использование масс-спектрометра для измерения массы

Вот как масс-спектрометр проанализирует образец хлорида натрия (поваренной соли).

  • В ионном источнике образец испаряется (превращается в газ) и ионизируется до ионов натрия (Na + ) и хлорида (Cl ).
  • Атомы и ионы натрия имеют только один изотоп и массу около 23 а.е.м.
  • Атомы и ионы хлоридов делятся на два изотопа с массой примерно 35 а.е.м. (при естественном содержании около 75 процентов) и примерно 37 а.е.м. (при естественном содержании около 25 процентов).
  • В состав масс-анализатора спектрометра входят электрические и магнитные поля, которые действуют на ионы, проходящие через эти поля. Угол, под которым ион движется через поля, зависит от его отношения массы к заряду: более легкие ионы меняют направление больше, чем более тяжелые.
  • Потоки отсортированных ионов проходят от анализатора к детектору, который регистрирует относительное содержание каждого типа ионов. Эта информация используется для определения химического состава исходного образца (т.е. что в образце присутствуют и натрий, и хлор), а также его изотопный состав (отношение хлора-35 к хлору-37).

2.1B: атомный номер и массовое число

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Ключевые моменты
  2. Ключевые термины
  3. Атомный номер
  4. Массовое число

Атомный номер — это количество протонов в элементе, а массовое число — это количество протонов плюс количество нейтронов.

Задачи обучения

  • Определить взаимосвязь между массовым числом атома, его атомным номером, его атомной массой и количеством субатомных частиц

Ключевые моменты

  • Нейтральные атомы каждого элемента содержат равное количество протонов и электронов.
  • Число протонов определяет атомный номер элемента и используется, чтобы отличить один элемент от другого.
  • Количество нейтронов варьируется, в результате чего образуются изотопы, которые представляют собой разные формы одного и того же атома, которые различаются только количеством нейтронов, которыми они обладают.
  • Вместе количество протонов и количество нейтронов определяют массовое число элемента.
  • Поскольку изотопы элемента имеют несколько разные массовые числа, атомная масса рассчитывается путем получения среднего массовых чисел для его изотопов.

Ключевые термины

  • массовое число : сумма количества протонов и количества нейтронов в атоме.
  • атомный номер : количество протонов в атоме.
  • атомная масса : Средняя масса атома с учетом всех его естественных изотопов.

Атомный номер

Нейтральные атомы элемента содержат равное количество протонов и электронов. Число протонов определяет атомный номер элемента (Z) и отличает один элемент от другого. Например, атомный номер углерода (Z) равен 6, потому что у него 6 протонов. Количество нейтронов может изменяться для получения изотопов, которые представляют собой атомы одного и того же элемента, имеющие разное количество нейтронов.Число электронов также может быть различным в атомах одного и того же элемента, в результате чего образуются ионы (заряженные атомы). Например, железо Fe может существовать в нейтральном состоянии или в ионных состояниях +2 и +3.

Массовое число

Массовое число элемента (A) — это сумма количества протонов и количества нейтронов. Небольшой вклад массы электронов не учитывается при вычислении массового числа. Это приближение массы можно использовать, чтобы легко вычислить, сколько нейтронов имеет элемент, просто вычтя количество протонов из массового числа.Протоны и нейтроны весят около одной атомной единицы массы или а.е.м. Изотопы одного и того же элемента будут иметь одинаковый атомный номер, но разные массовые числа.

Атомный номер, химический символ и массовое число : Углерод имеет атомный номер шесть и два стабильных изотопа с массовыми числами двенадцать и тринадцать соответственно. Его средняя атомная масса 12,11.

Ученые определяют атомную массу, вычисляя среднее значение массовых чисел естественных изотопов.Часто полученное число содержит десятичную дробь. Например, атомная масса хлора (Cl) составляет 35,45 а.е.м., потому что хлор состоит из нескольких изотопов, некоторые (большинство) с атомной массой 35 а.е.м. (17 протонов и 18 нейтронов), а некоторые с атомной массой 37 а.е.м. (17 протонов и 20 нейтронов).

Зная атомный номер (Z) и массовое число (A), вы можете найти количество протонов, нейтронов и электронов в нейтральном атоме. Например, атом лития (Z = 3, A = 7 а.е.м.) содержит три протона (находится из Z), три электрона (поскольку количество протонов равно количеству электронов в атоме) и четыре нейтрона (7 — 3 = 4).

ЛИЦЕНЗИИ И АТРИБУЦИИ

CC ЛИЦЕНЗИОННЫЙ КОНТЕНТ, ПРЕДЫДУЩИЙ РАЗДЕЛ

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖАНИЕ, СПЕЦИАЛЬНЫЙ АТРИБУЦИЯ

  • Колледж OpenStax, Биология. 16 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Сунил Кумар Сингх, Основные типы сил.27 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m14044/latest/ . Лицензия : CC BY: Attribution
  • нейтрон. Источник : Викисловарь. Находится по адресу : en.wiktionary.org/wiki/neutron . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • электрон. Источник : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/electron . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • атом. Источник : Викисловарь. Находится по адресу : en.wiktionary.org/wiki/atom . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • протон. Источник : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/proton . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Биология. 30 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Колледж OpenStax, атомы, изотопы, ионы и молекулы: строительные блоки.16 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…e_02_01_01.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Атомный номер
  • . Источник : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/atomic_number . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Биология.16 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution
  • A-level Chemistry / OCR / Атомы, связи и группы / Атомы и реакции / Атомы. Источник : Викиучебники. Расположен по адресу : en.wikibooks.org/wiki/A-level…eactions/Atoms . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//biology/de…atomic-mass-2 . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Биология. 30 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Колледж OpenStax, атомы, изотопы, ионы и молекулы: строительные блоки.16 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…e_02_01_01.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Колледж OpenStax, Биология. 27 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44390/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution

Целое — это сумма его частей? «Эйнштейн-Онлайн

Почему знаменитая формула Эйнштейна говорит нам, что целое с точки зрения массы часто меньше суммы его частей

Статья Маркуса Песселя

Целое — это сумма его частей? Что касается простых физических величин, таких как масса и энергия, ответ однозначный: нет.Но, возможно, несколько удивительно, что для этих величин целое обычно меньше суммы его частей. Ключ к этому явлению называется энергией связи.

Определенная энергия связи

Если составной объект стабилен, это равносильно утверждению, что он не распадается самопроизвольно на составные части. Например, ядро ​​атома гелия не распадается спонтанно на два протона и два нейтрона, которые являются его составляющими:

Напротив, разделение стабильного объекта на составляющие требует определенных усилий.Говоря языком физики: вам нужно проделать некоторую работу, вложить немного энергии, чтобы отделить составляющие от сил, удерживающих их вместе. Но энергия не возникает и не исчезает спонтанно. Энергия, согласно фундаментальному закону физики, сохраняется. В частности, общая энергия до и после разделения составного объекта на части должна быть одинаковой. Таким образом, у нас должно быть:

Энергия составного объекта + энергия, затраченная на его разделение = сумма энергий отдельных частей после разделения

Мы также можем переместить израсходованную энергию в правую часть уравнения, в результате чего останется

.

Энергия составного объекта = сумма энергий его частей — энергия, необходимая для разделения объекта на части.

По крайней мере, что касается энергий, это показывает, что составной объект (на физическом жаргоне: «связанная система») меньше суммы его частей. Физики называют «энергию, необходимую для разделения объекта» энергией связи .

Энергия связи и дефект массы

Введите Эйнштейна и его знаменитую эквивалентность энергии и (релятивистской) массы, выраженную в самой известной из всех физических формул: E = mc 2 .Согласно Эйнштейну, каждой энергии соответствует масса, и каждой массе может быть назначена соответствующая энергия. Если вы примените E = mc 2 (или, точнее, обратную формулу m = E / c 2 , дающую массу m, соответствующую данной энергии E) к нашему уравнению энергии выше, это даст простой результат: релятивистская масса связанной системы несколько меньше суммы масс составляющих ее частей, а именно

Масса связанной системы = сумма масс ее частей — (энергия связи) / c 2 .

Таким образом, масса ядра гелия немного меньше, чем в два раза масса протона плюс вдвое больше массы нейтрона. Разница, называемая дефектом массы , является мерой прочности связи между четырьмя нуклонами: чем больше дефект массы, тем сильнее энергия, необходимая для разделения нуклонов.

Повседневной материи придается стабильность благодаря химическим связям между ее атомами и / или молекулами. Однако такие химические связи слишком слабы, а связанные с ними энергии связи слишком малы, чтобы приводить к измеряемым дефектам массы — типичные значения находятся в диапазоне сотых или даже одной миллионной массы электрона.

Силы, связывающие протоны и нейтроны вместе с образованием атомных ядер, значительно сильнее, с энергиями связи, которые в несколько миллионов или даже миллиардов раз больше, чем у химических связей. Следовательно, массовые дефекты соответствуют массам нескольких десятков или даже нескольких сотен электронов. Это хорошо в пределах прецизионных измерений массы. Результат — ценный инструмент для физиков-ядерщиков: они могут узнать о свойствах ядерных сил путем измерения массовых дефектов атомных ядер и получить соответствующие энергии связи!

Систематика энергий связи ядер

Систематические исследования массовых дефектов дают интересные результаты.Ряд из них можно прочитать на следующем рисунке. Каждая из более чем 2000 точек, нанесенных на нее, соответствует одному виду атомного ядра. Горизонтальное положение точки указывает на то, что называется массовым числом ядра: общее количество его нейтронов и протонов или, если использовать технический термин, количество его нуклонов. Вертикальное положение обозначает энергию связи ядра, деленную на массовое число — «энергию связи на нуклон». Единица измерения энергии связи на нуклон — мегаэлектрон-вольт (МэВ).Один МэВ определяется как энергия, получаемая электроном, ускоренным электрическим напряжением в один миллион вольт (это также энергия, соответствующая удвоенной массе покоящегося электрона).

[Информация о данных, использованных на этом рисунке]

Очевидно, не все атомные ядра скреплены одинаково прочно. Вместо этого есть определенные тенденции и систематическая связь между энергиями связи на нуклон и массовым числом.

В левой части графика более массивные атомные ядра (точки данных справа) в целом более тесно связаны (более высокая энергия связи на нуклон, точка данных выше), чем менее массивные.Последствия? Среди прочего, тот факт, что Земля пригодна для проживания человека! При такой тенденции слияние более легких атомных ядер с образованием более тяжелых ядер — это процесс, который устанавливает свободную энергию: общая энергия связи конечного продукта больше, чем сумма энергий связи ядер ингредиентов. Энергия связывания имеет отрицательный знак — если в конечном продукте она больше, чем раньше, разница должна быть высвобождена в виде обычной положительной энергии. Процессы ядерного синтеза, при которых это происходит, — это то, как звезды, подобные нашему Солнцу, производят энергию излучения, которую они излучают в космос.Отсутствие ядерного синтеза означает отсутствие солнечной энергии, а значит, и жизни на Земле в том виде, в каком мы ее знаем.

(Пример расчета энергии, выделяющейся в реакции ядерного синтеза, можно найти ниже.)

Однако все меняется, когда мы продвигаемся дальше вправо на диаграмме. Чем больше мы движемся вправо, тем менее эффективным становится дальнейший ядерный синтез. Мы достигаем предела с такими ядрами, как железо-58 (железо с 58 нуклонами) и никель-62, которые имеют самую высокую энергию связи на нуклон среди всех ядер и, таким образом, являются наиболее стабильными ядрами из существующих.

За пределами этих ядер тенденция меняется на противоположную. С этого момента более тяжелые ядра на меньше, чем на более легкие. Таким образом, объединение ядер для высвобождения энергии больше не вариант, но расщепление ядер на более мелкие ядра: в этой области сумма энергии связи более легких ядер может быть больше, чем энергия связи более тяжелого ядра с тем же самым. общее количество нейтронов и протонов. Разница в энергии — это то, что высвобождается, когда более тяжелое ядро ​​разделяется на более легкие ядра — ядерное деление.Такие процессы используются в сегодняшних ядерных реакторах, а также в ядерных бомбах деления («атомных бомбах»).

Пример расчета

для энергии, выделяющейся в реакции ядерного деления, можно найти ниже.)

Но, пожалуйста, обратите внимание: E = mc 2 не дает нам никакого объяснения систематических тенденций в энергиях ядерной связи (больше о некоторых связанных заблуждениях можно найти в центральной теме От E = mc 2 к атомной энергии). бомбить). Но прямую связь между энергиями и массами ядер можно использовать для измерения энергий связи и, таким образом, сбора данных об этих систематических тенденциях.E = mc 2 — это не причина силы ядерного деления или синтеза, но это полезный инструмент, чтобы узнать больше об этих явлениях.

Дополнительная информация

E = mc 2 — это формула специальной теории относительности — чтобы узнать больше об этой теории, мы рекомендуем главу «Специальная теория относительности» нашего введения «Элементарный Эйнштейн».

Связанные популярные темы Einstein-Online можно найти в разделе Специальная теория относительности.

Подробнее о данных, использованных для построения рисунка выше

Энергии связи ядер, показанные на рисунке выше, были рассчитаны с использованием данных из Nubase 2003 Центра атомных масс, доступных через веб-страницу

.

NUBASE в Центре атомных масс

Основная таблица дает «избыток массы», определяемый как масса атома минус его массовое число, умноженное на «атомную единицу массы».Исходя из этого, можно вычислить массу каждого атома; вычитание масс электронов, нейтронов и протонов этого атома дает его массовый дефект. По соответствующей полной энергии связи легко вычислить энергию связи на нуклон. Возбужденные атомные ядра и некоторые ядра, масса которых никогда не измерялась экспериментально, также можно найти в таблице NUBASE, но они не были включены в эти вычисления.

Следующий текстовый файл содержит полученные данные.Слева направо записи в любой строке обозначают: массовое число ядра, количество протонов нуклонов, название ядра (например, 4He для гелия-4), массу ядра в МэВ / c 2 , полная энергия связи в МэВ, энергия связи на нуклон в МэВ.

Таблица ядерных данных (текстовый файл, 84 кБ)

Пример расчета: энергия, выделяемая при ядерном синтезе

Одна из реакций синтеза, происходящих в ядре менее массивных звезд (как часть так называемой pp-цепи), — это слияние двух ядер гелия-3 (гелий с 2 ​​протонами, 1 нейтроном), в результате чего образуется гелий-4. (2 протона, 2 нейтрона).Для гелия-3 энергия связи на нуклон составляет 2,6 МэВ, для гелия-4 — огромные 7,1 МэВ.

Когда два ядра гелия-3 сливаются, образуя одно ядро ​​гелия-4 и два отдельных протона, энергии связи до слияния в сумме вдвое превышают энергию связи гелия-3, что в два раза превышает 7,8 МэВ (т. 8 МэВ = 3 умножить на 2,6 МэВ) или 15,6 МэВ. После того, как произошел синтез, энергия связи равна энергии связи ядра гелия-4, в 4 раза больше 7,1 или 28,5 МэВ. Установлена ​​разность 12,8 МэВ; он вносит вклад в кинетическую энергию образующегося ядра гелия-4 и двух отдельных протонов.

Пример расчета: энергия, выделяющаяся при делении ядер

Деление урана-235 — первая реакция ядерного деления, когда-либо идентифицированная Отто Ханом, Лиз Мейтнер и Фрицем Штрассманном в 1938 году.

Уран-235 (состоящий из 92 протонов и 143 нейтронов) имеет энергию связи около 7,6 МэВ на нуклон. Для бария-141 (56 протонов, 85 нейтронов) энергия связи составляет 8,3 МэВ, для криптона-92 (36 протонов, 56 нейтронов) 8,5 МэВ на нуклон. Ядерное деление происходит, когда уран-235 бомбардируется дополнительным нейтроном, и каждое ядро ​​урана-235 дает одно ядро ​​бария-141, одно ядро ​​криптона-92 и три отдельных нейтрона.Перед делением полная энергия связи составляет 235 раз 7,6 МэВ = 1786 МэВ. Однако для продуктов деления бария и криптона энергии связи, умноженные на 141 8,3 МэВ (барий) и 92 умноженные на 8,5 МэВ (криптон), в сумме дают 1952 МэВ. Разница в 166 МэВ — это энергия, выделяющаяся в процессе деления.

Атомный вес — Изотопы — Масса, массы, протоны и нейтроны

Атомный вес представляет собой сумму масс частиц, составляющих атом, протонов, нейтронов и электронов.Но поскольку масса электрона настолько мала и, по существу, весь вес атома исходит от протонов и нейтронов, считается, что атомный вес представляет собой сумму масс протонов и нейтронов, присутствующих в атоме. Эти веса были даны в относительных единицах, называемых атомными единицами массы (сокращенно u или, в старых обозначениях, amu), в которых протоны и нейтроны имеют почти равные массы. Следовательно, сумма протонов и нейтронов в ядре будет такой же, как атомный вес атома.

Сегодня очень сложный прибор, называемый масс-спектрометром, используется для получения точных измерений атомных масс. В этом приборе атомы испаряются, а затем превращаются в положительно заряженные частицы, сбивая электроны. Эти заряженные частицы проходят через магнитное поле, которое заставляет их отклоняться в разной степени, в зависимости от размера заряда и массы. Частицы в конечном итоге осаждаются на пластине детектора, где степень отклонения может быть измерена и сравнена с зарядом.Таким образом определяются очень точные относительные массы.

Когда атомы различных элементов были проанализированы с помощью масс-спектрометра, ученые с удивлением обнаружили, что не все атомы одного и того же элемента имеют одинаковую массу. Например, было обнаружено, что кислород существует в трех различных формах, каждая из которых отличается одной атомной единицей массы или примерно массой одного протона или одного нейтрона. Поскольку количество протонов в ядре было известно из-за их ассоциации с зарядом +1, три разные массы кислорода должны были быть вызваны разным количеством нейтронов в ядре.Атомы этого типа были названы изотопами. И идентичность элемента (поскольку количество протонов остается тем же самым), и химические свойства (поскольку электроны остаются неизменными) идентичны в изотопах одного и того же элемента. Однако масса различается из-за разного количества нейтронов в ядре, и это иногда делает атом нестабильным и радиоактивным. Радиоактивные изотопы часто используются в исследованиях, потому что за радиоактивностью можно следить с помощью счетчика Гейгера.Их можно вводить в живые системы, такие как растения или животные, а изотоп наблюдается, когда он перемещается и вступает в реакцию по всей системе. У кислорода есть три изотопа с массами 16, 17 и 18 (часто обозначаются как кислород-16, кислород-17 и кислород-18 [ 16 O, 12 O, 18 O ]). Точно так же углерод существует как углерод-12, углерод-13 и углерод-14, а водород — как водород-1, водород-2 и водород ( 12 C, 13 C, 14 C) -3 (H, 2 H, 3 H).Каждый из этих следующих друг за другом изотопов имеет в ядре на один нейтрон больше, чем предыдущий.

Что такое нуклоны A сумма протонов и нейтронов класс 11 химия CBSE

Подсказка: Атомы состоят из трех основных частиц, которые различаются по массе и электрическому заряду: электроны, протоны и нейтроны. Это наименьшая единица, на которую можно разделить материю без высвобождения электрически заряженных частиц.

Полный шаг за шагом ответ:
Давайте проанализируем тенденцию изменения электрического заряда и массы в этих субатомных частицах. Нейтрон и протон имеют примерно равные массы в 1 а.е.м., а электрон примерно в 1836 раз легче; его массой иногда можно пренебречь в качестве приближения. Электрон и протон имеют равные, но противоположные электрические заряды; нейтрон не заряжен.
Из других атомных членов один из терминов — нуклоны. Он состоит из субатомных частиц в ядре атома, то есть протонов и нейтронов.Следовательно, нуклоны — это сумма протонов и нейтронов, присутствующих в ядре.

Следовательно, правильный вариант — A.

Дополнительная информация:
протонов и нейтронов были обнаружены во время проведения электрического разряда в электронно-лучевых трубках, также известных как канальные лучи. Самый маленький и легкий положительный ион был получен из водорода и назван протонами. Эта положительно заряженная частица была охарактеризована в 1919 году, позже возникла потребность в присутствии электрически нейтральных частиц в качестве одной из составляющих атомов.Эти частицы были обнаружены Чедвиком путем бомбардировки тонкого листа бериллия альфа-частицами, когда испускались электрически нейтральные частицы, имеющие массу немного больше, чем протоны. Он назвал эти частицы нейтронами.

Примечание:
Нуклид — еще один атомный термин, который описывает различные виды атомов в целом. Сумма числа протонов и нейтронов, которая составляет общее число нуклонов, называется массовым числом атома, обозначенным как A.

Атомное ядро: больше, чем сумма его частей

ASK JACEK

КТО ВАС вдохновил изучать физику в университете?

Конечно, мой учитель средней школы.Он вел самые необычные и нетипичные занятия во всей школе. Он указал нам на решение проблем, которые вдохновили на некоторые зрелищные, иногда взрывные, эксперименты! Я помню один класс, в котором мы оценивали силы, действующие на железный стержень, закрепленный на концах и охлаждаемый сухим льдом. Он щелкнул с ужаснейшим шумом и выяснил, почему это было самое интересное путешествие в структуру металлов.

ВЫ УЧИТЕ В СВОЕЙ РОЛИ? ЭТО ЧТО ВАМ НАСЛАЖДАЕТСЯ?

В настоящее время я работаю в Йоркском университете по гранту на исследования, поэтому в настоящее время не преподаю.Тем не менее, за свою профессиональную карьеру я преподавал около 40 лет, поэтому я бы сказал, что у меня накопился неплохой опыт преподавания. Мне нравилось преподавать, но постепенно я перестал получать удовольствие от того, сколько времени на это уходит.

ЧТО ТАКОЕ ВАШЕЙ КАРЬЕРЫ БЫЛО ГЛАВНЫМ?

Как молодой постдок, я решил проблему описания ядер, состоящих из гораздо большего количества нейтронов, чем протонов. Даже сейчас я, наверное, больше всего известен в сообществе благодаря этому раннему успеху. С тех пор мне предложили множество возможностей для создания и руководства большими исследовательскими группами, что позволило мне предлагать и реализовывать идеи, которые невозможно реализовать без совместной работы.Этим я и занимаюсь сейчас — пытаюсь разработать методы, которые позволят нам описывать свойства тяжелых ядер с недоступной ранее точностью.

БОЛЬШУЮ КАРЬЕРУ ВЫ ПРОТЕЛИ В ВАРШАВСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ, НО С НАМИ ПЕРЕЕХАЛИ В Великобританию. МОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ОБСУДИТЬ ЭТИ ОПЫТ ПОДРОБНЕЕ?

Это правда, что я провел большую часть своей карьеры в Варшавском университете, но также очень большую часть своей работы за пределами Варшавы. Я думаю, что около 30% моей карьеры было потрачено на работу за границей, поэтому я бы предпочел называть себя амбулаторным физиком — совсем не нетипичный профессиональный профиль в наши дни.Мне очень нравится переезжать в новые места и принимать новые вызовы, и Йорк удовлетворил и то, и другое.

ЧТО ВЫ НАХОДИТЕ БОЛЬШЕ ЗАХВАТЫВАЮЩЕГО И ЗАХВАТЫВАЮЩЕГО В ЭТОЙ ОСОБЕННОСТИ ФИЗИКИ?

Я большой поклонник философского подхода к физике и науке в целом, который рассматривает «возникновение» как основной принцип природы. Этот подход гласит, что целое всегда больше, чем просто сумма его составных частей. Например, живой организм — это сумма своих биологических клеток, но его основные характеристики выходят далеко за рамки того, что нам могут сказать свойства клеток.

Биологическая клетка — это сумма простых органелл, но ее функции в жизни проявляются как нечто гораздо большее, чем сумма ее мембраны, ядра клетки, митохондрий или хлоропластов. Белки внутри клетки — это намного больше, чем просто сумма составляющих атомов. Эта цепочка возникающих явлений продолжается вплоть до все меньших и меньших объектов, и атомное ядро ​​демонстрирует увлекательные квантовые явления, выходящие далеко за рамки того, что могут сказать нам его фундаментальные составляющие, протоны и нейтроны.Для меня вопросы о том, как протоны и нейтроны организованы в атомном ядре, являются основной научной проблемой, и на ее исследования стоит потратить всю жизнь.

НАКОНЕЦ, ЕСТЬ ЛИ У ВАС ЕСТЬ МУДРОСТНЫЕ СЛОВА ОТНОСИТЕЛЬНО ДНЯ ИЗ ЖИЗНИ ФИЗИКА?

Ну, во-первых, я хочу сказать, что быть ученым — и, в частности, физиком — это чрезвычайно приятный и полезный способ проводить время в этом мире. Свобода организовать свое время и жизнь невероятна; это никогда не работа с 9 до 5.Работать с физикой — одно удовольствие, и это то, что никогда не прекращается — вы можете думать, где бы вы ни находились и чем бы вы ни занимались. Говорят, что лучшие идеи приходят в душ, поэтому я рекомендую принимать душ пять раз в день!

Вы получаете возможность работать с очень умными людьми, и вы получаете фантастическую помощь и поддержку со стороны ваших руководителей и коллег. Конечно, есть и минусы. Это чрезвычайно конкурентная среда; получить стабильную работу сложно, а стабильность в жизни достичь нелегко.Но, эй, это сработало для меня — почему это не сработало и для вас?

Как рассчитать атомную массу

Вас могут попросить вычислить атомную массу в химии или физике. Есть несколько способов найти атомную массу. Какой метод вы используете, зависит от предоставленной вам информации. Во-первых, неплохо понять, что именно означает атомная масса.

Что такое атомная масса?

Атомная масса — это сумма масс протонов, нейтронов и электронов в атоме или средняя масса в группе атомов.Однако масса электронов намного меньше массы протонов и нейтронов, поэтому они не учитываются при расчетах. Итак, атомная масса — это сумма масс протонов и нейтронов. Есть три способа найти атомную массу, в зависимости от вашей ситуации. Какой из них использовать, зависит от того, есть ли у вас один атом, естественный образец элемента или просто нужно знать стандартное значение.

3 способа определения атомной массы

Метод, используемый для определения атомной массы, зависит от того, смотрите ли вы на отдельный атом, природный образец или образец, содержащий известное соотношение изотопов:

1) Найдите атомную массу в Периодической таблице

Если это ваше первое знакомство с химией, ваш инструктор попросит вас научиться использовать периодическую таблицу для определения атомной массы (атомной массы) элемента.Этот номер обычно указывается под символом элемента. Найдите десятичное число, которое представляет собой средневзвешенное значение атомных масс всех природных изотопов элемента.

Пример: если вас попросят указать атомную массу углерода, вам сначала нужно узнать символ элемента C. Найдите C в периодической таблице. Одно число — это номер элемента углерода или атомный номер. Атомный номер увеличивается по мере того, как вы переходите стол. Это не то значение, которое вам нужно. Атомная масса или атомный вес — это десятичное число. Количество значащих цифр варьируется в зависимости от таблицы, но значение составляет около 12.01.

Это значение в периодической таблице указывается в единицах атомной массы или а.е.м., но для химических расчетов вы обычно записываете атомную массу в граммах на моль или г / моль. Атомная масса углерода будет 12,01 грамма на моль атомов углерода.

2) Сумма протонов и нейтронов для одиночного атома

Чтобы вычислить атомную массу отдельного атома элемента, сложите массу протонов и нейтронов.

Пример: найдите атомную массу изотопа углерода, который имеет 7 нейтронов.Из периодической таблицы видно, что углерод имеет атомный номер 6, что соответствует числу протонов. Атомная масса атома равна массе протонов плюс масса нейтронов, 6 + 7 или 13.

3) Средневзвешенное значение для всех атомов элемента

Атомная масса элемента — это средневзвешенное значение всех изотопов элемента на основе их естественного содержания. С помощью этих шагов легко вычислить атомную массу элемента.

Как правило, в этих задачах вам предоставляется список изотопов с указанием их массы и их естественного содержания в виде десятичных или процентных значений.

  1. Умножьте массу каждого изотопа на его содержание. Если у вас процентное содержание, разделите ответ на 100.
  2. Сложите эти значения вместе.

Ответ — это общая атомная масса или атомный вес элемента.

Пример: вам дается образец, содержащий 98% углерода-12 и 2% углерода-13. Какова относительная атомная масса элемента?

Сначала преобразуйте проценты в десятичные значения, разделив каждый процент на 100.Образец становится 0,98 углерода-12 и 0,02 углерода-13. (Совет: вы можете проверить свои математические расчеты, убедившись, что сумма десятичных знаков равна 1. 0,98 + 0,02 = 1,00).

Затем умножьте атомную массу каждого изотопа на долю элемента в образце:

0,98 х 12 = 11,76
0,02 х 13 = 0,26

Чтобы получить окончательный ответ, сложите это вместе:

11,76 + 0,26 = 12,02 г / моль

Дополнительное примечание: эта атомная масса немного выше, чем значение, указанное в периодической таблице для элемента углерода.Что это вам говорит? Образец, который вам дали для анализа, содержал больше углерода-13, чем в среднем. Вы знаете это, потому что ваша относительная атомная масса выше, чем значение в таблице Менделеева, хотя номер в таблице Менделеева включает более тяжелые изотопы, такие как углерод-14. Также обратите внимание, что числа, указанные в таблице Менделеева, относятся к земной коре / атмосфере и могут иметь мало отношения к ожидаемому соотношению изотопов в мантии, ядре или других мирах.