Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №38 "Строение атомного ядра. Ядерные реакции."

Строение ядра атома (нуклоны):1) Протоны – положительно заряженные частицы (их заряд равен элементарному заряду, т.е. модулю заряда электрона), их количество равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева (обозначается Z – зарядовое число);2) Нейтроны – незаряженные частицы, их количество определяется по формуле N=A-Z, где A – округленное до целых значение атомной массы (нуклонное число).Замечания:1) Общее обозначение ядра данного элемента: , где X – обозначение элемента в таблице Менделеева;2) Обозначения элементарных частиц: – протон, – нейтрон, электрон;3) Массы микрочастиц удобно вычислять в а.е.м., ;4) Массы протона и нейтрона примерно равны 1 а.е.м., их приблизительные значения являются мировыми константами;5) Массой электрона часто принято пренебрегать по сравнению с массами протона и нейтрона.Определение. Изотопы – элементы с одинаковым количеством протонов Z и различным количеством нейтронов N в ядре. Свойства различных изотопов одного и того же элемента могут сильно отличатся.Примеры изотопов водорода: – протий, – дейтерий, – тритий.Определение. Дефект масс ядра ( ) – разница между суммой масс нуклонов ядра в свободном состоянии и массой покоя самого ядра. Масса ядра всегда меньше суммы масс его нуклонов. – дефект масс ядра, кг или а.е.м.Где – масса покоя протона – масса покоя нейтрона – масса покоя ядра (табл.), кг или а.е.м.Определение. Энергия связи ядра ( ) – энергия, которая необходима для расщепления ядра на входящие в него нуклоны.Энергия связи ядра: – Дж (∆m в кг) – МэВ (∆m в а.е.м.)Замечание. Часто для измерения энергий в микромире используется единица измерения электронвольт: , соответственно .Определение. Удельная энергия связи атомных ядер ( ) – энергия связи, приходящаяся на один нуклон. Замечание. Это средняя характеристика стойкости ядра к самопроизвольному распаду, чем эта энергия меньше, тем ядро менее стабильно. Последним стабильным ядром в таблице Менделеева является свинец. – удельная энергия связи ядра, Определение. Ядерные реакции – искусственные превращения атомных ядер, обусловленные взаимодействием с различными частицами или с другими ядрами.Пример записи ядерной реакции: .Правила составления ядерных реакций:1) Сумма нуклонных чисел A у элементов, вступающих в реакцию, и у ее продуктов равна;2) Сумма протонных (зарядовых) чисел Z у элементов, вступающих в реакцию, и у ее продуктов равна (закон сохранения заряда);3) Неизвестный элемент определяется зарядовым числом по таблице Менделеева, проверяется соответствие порядкового номера и названия элемента.Замечание. В результате протекания ядерных реакций наблюдается дефект масс ядерной реакции и выделение либо поглощение энергии. – дефект масс ядерной реакции, кг или а.е.м.Варианты результатов ядерных реакций:1) Энергия выделяется, если ∆M>0 – реакция экзоэнергетическая;2) Энергия поглощается, если ∆M<0 – реакция эндоэнергетическая.Энергетический выход ядерной реакции: – Дж (∆M в кг) – МэВ (∆M в а.е.м.)Определение. Радиоактивность – способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению.Замечание. Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение состоит из α-частиц и β-частиц, позже было еще обнаружено γ-излучение, Ф. Содди сформулировал правила смещения.Правила смещения для радиоактивного распада:1) Во время α-распада нуклонное число ядра атома уменьшается на 4, а протонное – на 2, в результате образуется ядро элемента, порядковый номер которого в периодической таблице на 2 единицы меньше, чем порядковый номер исходного элемента.

2) Во время β-распада нуклонное число ядра атома остается неизменным, а протонное увеличивается на 1, в результате образуется ядро элемента, порядковый номер которого в периодической таблице на 1 единицу больше, чем порядковый номер исходного элемента.

Замечание. Проникающие способности излучения: α-частицы задерживаются листом бумаги, β-частицы – пластиной алюминия толщиной несколько миллиметров, γ-излучение ослабляется свинцовой пластинкой толщиной 1 см примерно в два раза.Счетчик Гейгера – прибор для регистрации ионизирующих частиц, в основе принципа работы которого лежит газовый разряд, возникающий из-за ионизации электронным ударом.Определение. Период полураспада ( ) – время, за которое распадается половина радиоактивных ядер.Закон радиоактивного полураспада:

Где N – количество оставшихся ядер, ед. – начальное количество ядер, ед.m – оставшаяся масса вещества, кг – начальная масса вещества, кгt – время распада, ед. измерения времениT – период полураспада, ед. измерения времениЗамечание. Количество распавшихся ядер .