Абсолютно будь-якого хімічної речовинискладається з певного набору протонів та нейтронів. Вони утримуються разом завдяки тому, що всередині частки є енергія зв'язку атомного ядра.
Характерною рисою ядерних сил тяжіння є дуже велика потужність на порівняно невеликих відстанях (приблизно від 10 -13 див). Зі зростанням відстані між частинками слабшають і сили тяжіння всередині атома.
Міркування про енергію зв'язку всередині ядра
Якщо уявити, що є спосіб відокремлювати по черзі від ядра атома протони і нейтрони і розташовувати їх на такій відстані, щоб енергія зв'язку атомного ядра переставала діяти, це має бути дуже важкою роботою. Для того, щоб витягти з ядра атома його складові, потрібно подолати внутрішньоатомні сили. Ці зусилля підуть на те, щоб розділити атом на нуклони, що містяться в ньому. Тому можна судити, що енергія атомного ядра менша за енергію тих частинок, з яких воно складається.
Чи дорівнює маса внутрішньоатомних частинок масі атома?
Вже 1919 року дослідники навчилися вимірювати масу атомного ядра. Найчастіше його «зважують» за допомогою спеціальних технічних приладів, які отримали назву мас-спектрометрів. Принцип роботи таких приладів у тому, що порівнюються характеристики руху частинок з різними масами. У цьому такі частинки мають однакові електричні заряди. Підрахунки показують, що ті частинки, які мають різні показники маси, рухаються різними траєкторіями.
Сучасні вчені з'ясували з великою точністю маси всіх ядер, а також протонів і нейтронів, що входять до їх складу. Якщо ж порівняти масу певного ядра із сумою мас частинок, що містяться в ньому, то виявиться, що в кожному випадку маса ядра буде більше, ніж маса окремо взятих протонів і нейтронів. Ця різниця становитиме приблизно 1% для будь-якої хімічної речовини. Тому можна дійти невтішного висновку, що енергія зв'язку атомного ядра - це 1% енергії його спокою.
Властивості внутрішньоядерних сил
Нейтрони, що знаходяться всередині ядра, відштовхуються один від одного кулонівськими силами. Але при цьому атом не розпадається на частини. Цьому сприяє присутність сили тяжіння між частинками атома. Такі сили, які мають природу, відмінну від електричної, називаються ядерними. А взаємодія нейтронів та протонів називається сильною взаємодією.
Коротко властивості ядерних сил зводяться до наступним:
- це зарядова незалежність;
- дія лише на коротких відстанях;
- а також насичуваність, під якою розуміється утримування один біля одного лише певної кількості нуклонів.
За законом збереження енергії, у той час, коли ядерні частинки з'єднуються, відбувається викид енергії як випромінювання.
Енергія зв'язку атомних ядер: формула
Для згаданих обчислень використовується загальноприйнята формула:
Є св=(Z·m p +(A-Z)·m n -Mя)·c²
Тут під Є сврозуміється енергія зв'язку ядра; з- Швидкість світла; Z-Кількість протонів; (A-Z) - Число нейтронів; m pпозначає масу протона; а m n- Масу нейтрону. M япозначає масу ядра атома.
Внутрішня енергія ядер різних речовин
Щоб визначити енергію зв'язку ядра, використовується та сама формула. Обчислювана за формулою енергія зв'язку, як було зазначено, становить трохи більше 1% від загальної енергії атома чи енергії спокою. Однак при детальному розгляді виявляється, що це число досить коливається при переході від речовини до речовини. Якщо спробувати визначити його точні значення, вони особливо відрізнятимуться у про легких ядер.
Наприклад, енергія зв'язку всередині водневого атома становить нуль, тому що в ньому знаходиться лише один протон. Енергія зв'язку ядра гелію дорівнюватиме 0,74%. У ядер речовини під назвою тритій це число дорівнюватиме 0,27%. У кисню – 0,85%. У ядрах, де знаходиться близько шістдесяти нуклонів, енергія внутрішньоатомного зв'язку становитиме близько 0,92%. Для атомних ядер, які мають більшу масу, це число поступово зменшуватиметься до 0,78%.
Щоб визначити енергію зв'язку ядра гелію, тритію, кисню, або будь-якої іншої речовини, використовується та сама формула.
Типи протонів та нейтронів
Основні причини подібних відмінностей можна пояснити. Вчені з'ясували, що всі нуклони, які містяться всередині ядра, поділяються на дві категорії: поверхневі та внутрішні. Внутрішні нуклони - це ті, що виявляються оточені іншими протонами та нейтронами з усіх боків. Поверхневі оточені ними лише зсередини.
Енергія зв'язку атомного ядра - це сила, яка більш виражена у внутрішніх нуклонів. Щось подібне, до речі, відбувається і за поверхневого натягу різних рідин.
Скільки нуклонів міститься в ядрі
З'ясовано, що кількість внутрішніх нуклонів особливо мало так званих легких ядер. А у тих, що належать до категорії найлегших, практично всі нуклони розцінюються як поверхневі. Вважається, що енергія зв'язку атомного ядра – це величина, яка має зростати з кількістю протонів та нейтронів. Але навіть таке зростання не може продовжуватися до безкінечності. При певній кількості нуклонів – а це від 50 до 60 – приходить в дію інша сила – їхнє електричне відштовхування. Воно відбувається навіть незалежно від наявності енергії зв'язку всередині ядра.
Енергія зв'язку атомного ядра в різних речовинахвикористовується вченими у тому, щоб звільнити ядерну енергію.
Чимало вчених завжди цікавило питання: звідки виникає енергія, коли легші ядра зливаються у важкі? Насправді, ця ситуація аналогічна атомному поділу. У процесі злиття легких ядер, так само, як це відбувається при розщепленні важких, завжди утворюються ядра більш міцного типу. Щоб «дістати» з легких ядер всі нуклони, що знаходяться в них, потрібно витратити меншу кількість енергії, ніж те, що виділяється при їх об'єднанні. Зворотне твердження також є вірним. Насправді енергія синтезу, яка припадає на певну одиницю маси, може бути і більшою за питому енергію поділу.
Вчені, які досліджували процеси розподілу ядра
Процес було відкрито вченими Ганом та Штрасманом у 1938 році. У стінах Берлінського хімічного університету дослідники відкрили, що в процесі бомбардування урану іншими нейтронами він перетворюється на легші елементи, що стоять у середині таблиці Менделєєва.
Чималий внесок у розвиток цієї галузі знання зробила і Ліза Мейтнер, якою Ган свого часу запропонував вивчати радіоактивність разом. Ган дозволив Мейтнер працювати лише на тій умові, що вона проводитиме свої дослідження в підвалі і ніколи не підніматиметься на верхні поверхи, що було фактом дискримінації. Однак це не завадило досягти їй значних успіхів у дослідженнях атомного ядра.
Теми кодифікатора ЄДІ: енергія зв'язку нуклонів у ядрі, ядерні сили.
Атомне ядро, згідно з нуклонною моделлю, складається з нуклонів - протонів і нейтронів. Але які сили тримають нуклони всередині ядра?
За рахунок чого, наприклад, тримаються разом два протони та два нейтрони всередині ядра атома гелію? Адже протони, відштовхуючись один від одного електричними силами, мали б розлетітися в різні боки! Можливо, це гравітаційне тяжіння нуклонів одне до одного не дає ядру розпастися?
Давайте перевіримо. Нехай два протони знаходяться на певній відстані один від одного. Знайдемо відношення сили їхнього електричного відштовхування до сили їх гравітаційного тяжіння:
Заряд протону Кл, маса протону кг, тому маємо:
Яка жахлива перевага електричної сили! Гравітаційне тяжіння протонів не те що не забезпечує стійкість ядра - воно взагалі не помітне на тлі їхнього взаємного електричного відштовхування.
Отже, існують інші сили тяжіння, які скріплюють нуклони всередині ядра і перевершують за величиною силу електричного відштовхування протонів. Це – так звані ядерні сили.
ядерні сили.
Досі ми знали два типи взаємодій у природі – гравітаційні та електромагнітні. Ядерні сили є проявом нового, третього за рахунком типу взаємодій - сильної взаємодії. Ми не вдаватимемося в механізм виникнення ядерних сил, а лише перерахуємо їх найважливіші властивості.
1. Ядерні сили діють між будь-якими двома нуклонами: протоном і протоном, протоном та нейтроном, нейтроном та нейтроном.
2. Ядерні сили тяжіння протонів усередині ядра приблизно 100 разів перевищують силу електричного відштовхування протонів. Більш потужних сил, ніж ядерні, у природі немає.
3. Ядерні сили тяжіння є короткодіючими: радіус їхньої дії становить близько м. Це і є розмір ядра - саме на такій відстані один від одного нуклони утримуються. ядерними силами. При збільшенні відстані ядерні сили дуже швидко зменшуються; якщо відстань між нуклонами стане рівною м, ядерні сили майже повністю зникнуть.
На відстанях менших м ядерні сили стають силами відштовхування.
Сильне взаємодія належить до фундаментальних - його не можна пояснити з урахуванням якихось інших типів взаємодій. Здатність до сильних взаємодій виявилася властивою як протонам і нейтронам, а й деяким іншим елементарним часткам; усі такі частки отримали назву адронів. Електрони та фотони до адронів не належать - вони у сильних взаємодіях не беруть участі.
Атомна одиниця маси.
Маси атомів та елементарних частинокнадзвичайно малі, і вимірювати їх у кілограмах незручно. Тому в атомній та ядерній фізиці часто застосовується куди дрібніша одиниця - так
звана атомна одиниця маси (скорочено а. е. м.).
За визначенням, атомна одиниця маси є 1/12 маси атома вуглецю. Ось її значення з точністю до п'яти знаків після коми у стандартному записі:
А. е. м.кг р.
(Така точність нам згодом знадобиться для обчислення однієї дуже важливої величини, що постійно застосовується у розрахунках енергії ядер та ядерних реакцій.)
Виявляється, що 1 а. е. м., виражена в грамах, чисельно дорівнює величині, зворотній до постійної Авогадро моль:
Чому так виходить? Згадаймо, що число Авогадро є числом атомів в 12г вуглецю. Крім того, маса атома вуглецю дорівнює 12 а. е. м. Звідси маємо:
тому а. е. м. = р, що і потрібно.
Як ви пам'ятаєте, будь-яке тіло маси m має енергію спокою E, яка виражається формулою Ейнштейна:
. (1)
З'ясуємо, яка енергія міститься в одній атомній одиниці маси. Нам треба буде провести обчислення з досить високою точністю, тому беремо швидкість світла з п'ятьма знаками після коми:
Отже, маси а. е. м. маємо відповідну енергію спокою:
Дж. (2)
У разі малих частинок користуватися джоулями незручно – з тієї ж причини, що й кілограмами. Існує набагато дрібніша одиниця виміру енергії - електровольт(Скорочено еВ).
За визначенням, 1 еВ є енергія, що придбавається електроном при проходженні прискорюючої різниці потенціалів 1 вольт:
ЕВ КлВ Дж. (3)
(Ви пам'ятаєте, що в завданнях достатньо використовувати величину елементарного заряду у вигляді Кл, але тут нам потрібні більш точні обчислення).
І ось тепер, нарешті, ми готові обчислити обіцяну вище дуже важливу величину – енергетичний еквівалент атомної одиниці маси, виражений у МеВ. З (2) та (3) отримуємо:
ЕВ. (4)
Отже, запам'ятовуємо: енергія спокою однієї а. е. м. дорівнює 931,5 МеВ. Цей факт вам неодноразово зустрінеться під час вирішення завдань.
Надалі нам знадобляться маси та енергії спокою протона, нейтрону та електрона. Наведемо їх із точністю, достатньою на вирішення завдань.
А. е. м., МеВ;
а. е. м., МеВ;
а. е. м., МеВ.
Дефект маси та енергія зв'язку.
Ми звикли, що маса тіла дорівнює сумі мас частин, у тому числі воно складається. У ядерній фізиці цієї простої думки доводиться відвикати.
Давайте почнемо з прикладу і візьмемо добре знайому нам частинку ядро. У таблиці (наприклад, у задачнику Римкевича) є значення маси нейтрального атома гелію: вона дорівнює 4,00260 а. е. м. Для знаходження маси M ядра гелію потрібно від маси нейтрального атома відняти масу двох електронів, що знаходяться в атомі:
У той же час сумарна маса двох протонів і двох нейтронів, з яких складається ядро гелію, дорівнює:
Ми бачимо, що сума мас нуклонів, що становлять ядро, перевищує масу ядра на
Величина називається дефект маси.В силу формули Ейнштейна (1) дефект маси відповідає зміна енергії:
Величина позначається також і називається енергією зв'язку ядра. Таким чином, енергія зв'язку-частинки становить приблизно 28 МеВ.
Який же фізичний сенсенергії зв'язку (і, отже, дефекту мас)?
Щоб розщепити ядро на складові його протони та нейтрони, потрібно здійснити роботупроти дії ядерних сил. Ця робота не менше певної величини; мінімальна робота з руйнування ядра відбувається у разі, коли вивільнені протони і нейтрони спочивають.
Ну а якщо над системою відбувається робота, то енергія системи зростаєна величину скоєної роботи. Тому сумарна енергія спокою нуклонів, що становлять ядро і взяті окремо, виявляється більшеенергії спокою ядра на величину.
Отже, і сумарна маса нуклонів, з яких складається ядро, буде більшою за масу самого ядра. Саме тому виникає дефект маси.
У нашому прикладі з-часткою сумарна енергія спокою двох протонів і двох нейтронів більше енергії спокою ядра гелію на 28 МеВ. Це означає, що з розщеплення ядра на складові його нуклони необхідно здійснити роботу, рівну щонайменше 28 МеВ. Цю величину ми назвали енергією зв'язку ядра.
Отже, енергія зв'язку ядра - це мінімальна робота, яку необхідно зробити для розщеплення ядра на його нуклони.
Енергія зв'язку ядра — це різниця між енергіями спокою нуклонів ядра, узятих окремо, і енергією спокою самого ядра. Якщо ядро маси складається з протонів та нейтронів, то для енергії зв'язку маємо:
Величина, як ми знаємо, називається дефектом маси.
Питома енергія зв'язку.
Важливою характеристикою міцності ядра є його питома енергія зв'язку, рівна відношенню енергії зв'язку до нуклонів:
Питома енергія зв'язку є енергія зв'язку, що припадає однією нуклон, і має сенс середньої роботи, яку необхідно зробити для видалення нуклону з ядра.
На рис. 1 представлена залежність питомої енергії зв'язку природних (тобто зустрічаються в природі 1) ізотопів хімічних елементіввід масового числа A.
Мал. 1. Питома енергія зв'язку природних ізотопів
Елементи з масовими числами 210-231, 233, 236, 237 у природних умовах не зустрічаються. Цим пояснюються прогалини наприкінці графіка.
У легких елементів питома енергія зв'язку зростає зі зростанням , досягаючи максимального значення 8,8 МеВ/нуклон на околиці заліза (тобто діапазоні зміни приблизно від 50 до 65). Потім вона плавно зменшується до величини 7,6 МеВ/нуклон у урану.
Такий характер залежності питомої енергії зв'язку від числа нуклонів пояснюється спільною дією двох різноспрямованих факторів.
Перший фактор - поверхневі ефекти. Якщо нуклонів у ядрі мало, то значна їх частина знаходиться на поверхніядра. Ці поверхневі нуклони оточені меншим числом сусідів, ніж внутрішні нуклони, і, відповідно, взаємодіють із меншим числом сусідніх нуклонів. У разі збільшення частка внутрішніх нуклонів зростає, а частка поверхневих нуклонів - падає; тому робота, яку потрібно зробити для видалення одного нуклону з ядра, в середньому має збільшуватися зі зростанням.
Однак із зростанням числа нуклонів починає проявлятися другий фактор - кулонівське відштовхування протонів. Адже чим більше протонів у ядрі, тим більші електричні силивідштовхування прагнуть розірвати ядро; інакше кажучи, тим більше кожен протон відштовхується від інших протонів. Тому робота, необхідна видалення нуклону з ядра, загалом має зменшуватися зі зростанням .
Поки що нуклонів мало, перший фактор домінує над другим, і тому питома енергія зв'язку зростає.
У околиці заліза дії обох чинників порівнюються друг з одним, у результаті питома енергія зв'язку виходить максимум. Це область найбільш стійких, міцних ядер.
Потім другий фактор починає переважувати, і під дією зростаючих сил кулонівського відштовхування, що розпирають ядро, питома енергія зв'язку зменшується.
Насичення ядерних сил.
Той факт, що другий фактор домінує у важких ядер, говорить про одну цікавої особливостіядерних сил: вони мають властивість насичення. Це означає, що кожен нуклон у великому ядрі пов'язаний ядерними силами не з усіма іншими нуклонами, а лише з невеликою кількістю своїх сусідів, і це не залежить від розмірів ядра.
Справді, якби такого насичення не було, питома енергія зв'язку продовжувала б зростати зі збільшенням - адже тоді кожен нуклон скріплювався б ядерними силами з дедалі більшим числом нуклонів ядра, тож перший фактор незмінно домінував би над другим. Кулонівські сили відштовхування не мали б жодних шансів переламати ситуацію на свою користь!
Енергія зв'язку є важливим поняттям у хімії. Вона визначає кількість енергії, яка необхідна для розриву ковалентного зв'язкуміж двома атомами газу Дане поняття не застосовується до іонних зв'язків. Коли два атоми з'єднуються в молекулу, можна визначити, наскільки міцний зв'язок між ними – достатньо знайти енергію, яку необхідно витратити для розриву зв'язку. Пам'ятайте, що одиничний атом не має енергії зв'язку, ця енергія характеризує силу зв'язку двох атомів в молекулі. Щоб розрахувати енергію зв'язку для будь-якої хімічної реакції, просто визначте загальну кількість розірваних зв'язків і відніміть з нього кількість зв'язків, що утворилися.
Кроки
Частина 1
Визначте розірвані та утворені зв'язки- Розриви одинарного, подвійного та потрійного хімічного зв'язку розглядаються як один розірваний зв'язок. Хоча ці зв'язки мають різні енергії, у кожному випадку вважається, що розривається один зв'язок.
- Те саме стосується і утворення одинарного, подвійного або потрійного зв'язку. Кожен такий випадок розглядається як формування одного нового зв'язку.
- У прикладі всі зв'язку є одинарними.
-
Визначте, які зв'язки розриваються у лівій частині рівняння.Ліва частина хімічного рівняннямістить реагують речовини, і в ній представлені всі зв'язки, які розриваються в результаті реакції. Це ендотермічний процес, тобто для розриву хімічних зв'язківнеобхідно витратити певну енергію.
- До нашого прикладу ліва частина рівняння реакції містить один зв'язок H-H і один зв'язок Br-Br.
-
Підрахуйте кількість зв'язків, що утворилися в правій частині рівняння.Справа вказані продукти реакції. У цій частині рівняння представлені всі зв'язки, що утворюються внаслідок хімічної реакції. Це екзотермічний процес і він протікає з виділенням енергії (зазвичай у вигляді тепла).
- У прикладі у правій частині рівняння містяться два зв'язку H-Br.
Частина 2
Розрахуйте енергію зв'язку-
Знайдіть потрібні значення енергії зв'язку.Є безліч таблиць, в яких наведено значення енергії зв'язку для різних сполук. Такі таблиці можна знайти в інтернеті чи довіднику з хімії. Слід пам'ятати, що значення енергії зв'язку завжди наводяться для молекул у газоподібному стані.
-
Помножте значення енергії зв'язку на кількість розірваних зв'язків.У ряді реакцій один зв'язок може розриватися кілька разів. Наприклад, якщо молекула складається із 4 атомів водню, то енергію зв'язку водню слід врахувати 4 рази, тобто помножити на 4.
- У прикладі кожна молекула має по одному зв'язку, тому значення енергії зв'язку просто множаться на 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 кДж/моль
- Br-Br = 193 x 1 = 193 кДж/моль
-
Складіть усі енергії розірваних зв'язків.Після того, як ви помножите значення енергій зв'язку на відповідну кількість зв'язків у лівій частині рівняння, необхідно знайти загальну суму.
- Знайдемо сумарну енергію розірваних зв'язків нашого прикладу: H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 кДж/моль.
Запишіть рівняння для обчислення енергії зв'язку.Згідно з визначенням, енергія зв'язку є сумою розірваних зв'язків за вирахуванням суми сформованих зв'язків: ΔH = ∑H (розірвані зв'язки) - ∑H (утворені зв'язки) . ΔH означає зміну енергії зв'язку, яку називають також ентальпією зв'язку, а ∑H відповідає сумі енергій зв'язку для обох частин рівняння хімічної реакції.
Запишіть хімічне рівняння та позначте всі зв'язки між окремими елементами.Якщо дано рівняння реакції у вигляді хімічних символів та цифр, корисно переписати його та позначити всі зв'язки між атомами. Такий наочний запис дозволить вам легко порахувати зв'язки, що розриваються та утворюються в ході цієї реакції.
Вивчіть правила підрахунку розірваних зв'язків, що утворилися.Найчастіше при розрахунках використовуються середні значення енергії зв'язку. Один і той самий зв'язок може мати трохи різну енергію, залежно від конкретної молекули, тому зазвичай використовують середні значення енергії зв'язку. .
Нуклони в ядрах знаходяться в станах, які істотно відрізняються від їх вільних станів. За винятком ядра звичайного водню, у всіх ядрахє не менше двох нуклонів, між якими існує особливе ядерна сильна взаємодія – тяжіння, що забезпечує стійкість ядер попри відштовхування однойменно заряджених протонів.
· Енергією зв'язку нуклонув ядрі називається фізична величина, рівна тій роботі, яку потрібно здійснити видалення нуклону з ядра без повідомлення йому кінетичної енергії.
· Енергія зв'язку ядра визначається величиною тієї роботи,яку потрібно здійснити,щоб розщепити ядро на складові його нуклони без надання їм кінетичної енергії.
Із закону збереження енергії випливає, що при утворенні ядра повинна виділятися така енергія, яку потрібно витратити при розщепленні ядра на його нуклони. Енергія зв'язку ядра є різницею між енергією всіх вільних нуклонів, що становлять ядро, та їх енергією в ядрі.
При утворенні ядра відбувається зменшення його маси: маса ядра менша, ніж сума мас його нуклонів. Зменшення маси ядра за його утворення пояснюється виділенням енергії зв'язку. Якщо Wсв - величина енергії, що виділяється при утворенні ядра, то відповідна їй маса
| (9.2.1) |
називається дефектом маси і характеризує зменшення сумарної маси при утворенні ядра з його складових нуклонів.
Якщо ядро масою Мотрута утворена з Zпротонів з масою m pі з ( A – Z) нейтронів з масою m n, то:
| . | (9.2.2) |
Замість маси ядра Мотрута величину ∆ mможна виразити через атомну масу Мат:
| , | (9.2.3) |
де mН- Маса водневого атома. При практичному обчисленні ∆ mмаси всіх частинок і атомів виражаються в атомних одиницях маси (А.е.м.). Однією атомній одиниці маси відповідає атомна одиниця енергії (a.e.е.): 1 а.е.е. = 931,5016 МеВ.
Дефект маси служить мірою енергії зв'язку ядра:
| . | (9.2.4) |
Питомою енергією зв'язку ядра ω св називається енергія зв'язку,що припадає на один нуклон:
| . | (9.2.5) |
Розмір ω св становить середньому 8 МеВ/нуклон. На рис. 9.2 наведено криву залежності питомої енергії зв'язку від масового числа Aхарактеризує різну міцність зв'язків нуклонів у ядрах різних хімічних елементів Ядра елементів у середній частині періодичної системи(), тобто. від до, найбільш міцні.
У цих ядрах ω св близька до 8,7 МеВ/нуклон. У міру збільшення числа нуклонів у ядрі питома енергія зв'язку зменшується. Ядра атомів хімічних елементів, розташованих наприкінці періодичної системи (наприклад ядро урану), мають ω ≈ 7,6 МеВ/нуклон. Це пояснює можливість виділення енергії при розподілі важких ядер. У сфері малих масових чисел є гострі «піки» питомої енергії зв'язку. Максимуми характерні ядер з парними числами протонів і нейтронів ( , , ), мінімуми – для ядер з непарними кількостями протонів і нейтронів ( , , ).
Якщо ядро має найменшу можливу енергію, воно перебуває в основному енергетичному стані . Якщо ядро має енергію, воно перебуває в збудженому енергетичному стані . Випадок відповідає розщепленню ядра на його нуклони. На відміну від енергетичних рівнів атома, що розсунуті на одиниці електронвольтів, енергетичні рівні ядра відстоять один від одного на мегаелектронвольт (МеВ). Цим пояснюється походження та властивості гамма-випромінювання.
Дані про енергію зв'язку ядер та використання крапельної моделі ядра дозволили встановити деякі закономірності будови атомних ядер.
Критерієм стійкості атомних ядерє співвідношення між числом протонів та нейтронів у стійкому ядрідля даних ізобарів (). Умова мінімуму енергії ядра призводить до наступного співвідношення між Zвуст і А:
 .
|
(9.2.6) |
Береться ціле число Zвуст, найближчий до того, що виходить за цією формулою.
При малих та середніх значеннях Ачисла нейтронів і протонів у стійких ядрах приблизно однакові: Z ≈ А – Z.
Зі зростанням Zсили кулонівського відштовхування протонів зростають пропорційно Z·( Z – 1) ~ Z 2 (парна взаємодія протонів), і для компенсації цього відштовхування ядерним тяжінням число нейтронів має зростати швидше за кількість протонів.
Для перегляду демонстрацій клацніть на відповідному гіперпосиланні: