Раздел 11.3. Строение атома и атомного ядра.

Понятия и определения.

1) Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Планетарная модель атома Резерфорда – Бора, в рамках которой электрон и ядро представляют собой заряженные шарики, удовлетворительно описывает только простейший из существующих атомов – водород. Это связано с тем, что электроны имеют волновые свойства, и фактически размазаны в пространстве (электронные облака, орбитали). Классическая механика к описанию их движения малоприменима.

2) Первый постулат Бора – электрон в атоме может занимать не произвольные, а только строго определенные орбиты, называемые стационарными.

Второй постулат Бора – находясь в стационарных состояниях, атом не излучает (это противоречит классической электродинамике – имеющий центростремительное ускорение электрон, как и любой ускоренно движущийся заряд, обязан излучать), а при переходе электрона с одной орбиты на другую атом излучает или поглощает квант света, энергия которого равна разности энергий соответствующих уровней.  

3) Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (общее название – нуклоны). Внутри ядра нуклоны удерживаются за счет сильного (ядерного) взаимодействия, которое на малых дистанциях гораздо сильнее электрического отталкивания между протонами.

4) Масса ядра всегда меньше, чем сумма масс образующих его протонов и нейтронов – их разность называется дефектом масс. Поэтому при слиянии нуклонов в ядро энергия всегда выделяется. Эта энергия называется энергией связи ядра. Для произвольных ядерных реакций энергия может как поглощаться, так и выделяться, в зависимости от соотношения между энергиями связи ядер, вступающих в реакцию и получающихся в результате реакции.

5) Некоторые ядра нестабильны (особенно нестабильны ядра с избытком нейтронов) и самопроизвольно распадаются с образованием других ядер. Это явление носит название радиоактивного распада. Доля ядер радиоактивного элемента, распадающихся за данный промежуток времени, постоянна. Время, за которое распадается половина ядер, называется периодом полураспада.

6) Изотопы – ядра, имеющие одинаковое количество протонов, но разное количество нейронов. Химические свойства изотопов одинаковы (нет различий в строении электронных оболочек), а физические (в том числе период полураспада) различаются.

7) Обозначения ядер в ядерных реакциях имеют вид: , например, . Верхний индекс a – суммарное количество нуклонов в ядре (протоны + нейтроны), и одновременно – масса ядра в атомных единицах массы. Нижний индекс b – число протонов в ядре и, соответственно, заряд ядра в зарядах протона (и число электронов вокруг ядра, если речь идет о нейтральном атоме). В ядерных реакциях сумма как верхних, так и нижних индексов до и после реакции сохраняется. 

8) Виды радиоактивных излучений:

-излучение – поток ионизированных ядер гелия.

-излучение – поток электронов или позитронов (β^- и β⁺ соответственно).

-излучение – поток квантов высокой энергии.

Соответственно, α-распад – испускание ядром α-частицы, β-распад – испускание ядром β-частицы.

9) Наиболее часто встречающиеся частицы и их обозначения:

-частица: .

β^- -частица (электрон): .

β⁺-частица (позитрон): .

Протон: .

Нейтрон: .