Atom çekirdeği nelerden oluşur? Nükleer Kuvvetler – Bilgi Hipermarketi

TANIM

Atomİçinde proton ve nötronların bulunduğu pozitif yüklü bir çekirdekten oluşur ve elektronlar onun etrafındaki yörüngelerde hareket eder. Atom çekirdeği merkezde bulunur ve kütlesinin neredeyse tamamı burada yoğunlaşmıştır.

Bir atomun çekirdeğindeki yük miktarı, bu atomun ait olduğu kimyasal elementi belirler.

Atom çekirdeğinin varlığı 1911 yılında E. Rutherford tarafından kanıtlanmış ve “α ve β Işınlarının Saçılması ve Atomun Yapısı” adlı eserinde anlatılmıştır. Bundan sonra çeşitli bilim adamları atom çekirdeğinin yapısına ilişkin çok sayıda teori (damla teorisi (N. Bohr), kabuk teorisi, küme teorisi, optik teori vb.) öne sürdüler.

Atom çekirdeğinin elektronik yapısı

Modern kavramlara göre atom çekirdeği, birlikte nükleon adı verilen pozitif yüklü protonlardan ve nötr nötronlardan oluşur. Güçlü etkileşimler nedeniyle çekirdekte tutulurlar.

Çekirdekteki proton sayısına yük sayısı (Z) denir. D.I. Mendeleev'in Periyodik Tablosu kullanılarak belirlenebilir - atomun ait olduğu kimyasal elementin seri numarasına eşittir.

Çekirdekteki nötron sayısına izotop sayısı (N) denir. Çekirdekteki nükleonların toplam sayısına kütle numarası (M) denir ve D. I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunda belirtilen bir kimyasal elementin atomunun bağıl atom kütlesine eşittir.

Nötron sayıları aynı fakat proton sayıları farklı olan çekirdeklere izoton denir. Çekirdeğin aynı sayıda protonu varsa, ancak farklı nötronları varsa - izotoplar. Kütle sayılarının eşit olması ancak nükleonların bileşiminin farklı olması durumunda - izobarlar.

Bir atomun çekirdeği kararlı (temel) durumda ve uyarılmış durumda olabilir.

Oksijen kimyasal elementi örneğini kullanarak bir atomun çekirdeğinin yapısını ele alalım. Oksijenin D.I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunda seri numarası 8'dir ve bağıl atom kütlesi 16 amu'dur. Bu, oksijen atomunun çekirdeğinin (+8) yüküne sahip olduğu anlamına gelir. Çekirdekte 8 proton ve 8 nötron (Z=8, N=8, M=16) bulunur ve 8 elektron, çekirdeğin etrafında 2 yörüngede hareket eder (Şekil 1).

Pirinç. 1. Oksijen atomunun yapısının şematik gösterimi.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

Atom çekirdeği
Atom çekirdeği

Atom çekirdeği - atomun neredeyse tüm kütlesinin ve tüm pozitif elektrik yükünün yoğunlaştığı merkezi ve çok kompakt kısmı. Elektronları pozitif yükünü telafi edecek miktarda Coulomb kuvvetleriyle kendisine yakın tutan çekirdek, nötr bir atom oluşturur. Çoğu çekirdek küresele yakın bir şekle ve ≈ 10-12 cm çapa sahiptir; bu, bir atomun çapından (10-8 cm) dört kat daha küçüktür. Çekirdekteki maddenin yoğunluğu yaklaşık 230 milyon ton/cm3'tür.
Atom çekirdeği, 1911 yılında, E. Rutherford başkanlığında Cambridge'de (İngiltere) gerçekleştirilen, alfa parçacıklarının ince altın ve platin folyolar tarafından saçılması üzerine bir dizi deney sonucunda keşfedildi. 1932 yılında J. Chadwick'in nötronu keşfetmesinden sonra çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu anlaşıldı.
(V. Heisenberg, D.D. Ivanenko, E. Majorana).
Bir atom çekirdeğini belirtmek için çekirdeği içeren atomun kimyasal elementinin sembolü kullanılır ve bu sembolün sol üst indeksi bu çekirdekteki nükleon sayısını (kütle numarasını), sol alt indeks ise atomun atom çekirdeğini gösterir. içindeki proton sayısı. Örneğin, 28'i proton olmak üzere 58 nükleon içeren bir nikel çekirdeği olarak adlandırılır. Aynı çekirdek aynı zamanda 58 Ni veya nikel-58 olarak da adlandırılabilir.

Çekirdek, 10 9 -10 10 cm/sn hızla hareket eden ve güçlü ve kısa menzilli karşılıklı çekim nükleer kuvvetleri tarafından tutulan, yoğun şekilde paketlenmiş proton ve nötronlardan oluşan bir sistemdir (etki alanları ≈ mesafelerle sınırlıdır). 10-13cm). Protonlar ve nötronlar yaklaşık 10-13 cm büyüklüğündedir ve nükleon adı verilen tek bir parçacığın iki farklı durumu olarak kabul edilir. Çekirdeğin yarıçapı yaklaşık olarak R ≈ (1,0-1,1)·10 -13 A 1/3 cm formülüyle tahmin edilebilir; burada A, çekirdekteki nükleonların sayısıdır (proton ve nötronların toplam sayısı). İncirde. Şekil 1, 28 proton ve 30 nötrondan oluşan bir nikel çekirdeğinin içindeki madde yoğunluğunun, merkeze olan mesafe r'ye (10 -13 cm'lik birimler halinde) bağlı olarak nasıl değiştiğini (10 14 g/cm3 birimler halinde) göstermektedir. çekirdeğin.
Nükleer etkileşim (bir çekirdekteki nükleonlar arasındaki etkileşim), nükleonların mezon alışverişi yapması nedeniyle meydana gelir. Bu etkileşim, nükleonları ve mezonları oluşturan kuarklar arasındaki daha temel güçlü etkileşimin bir tezahürüdür (aynı şekilde, moleküllerdeki kimyasal bağlanma kuvvetlerinin daha temel elektromanyetik kuvvetlerin bir tezahürü olması gibi).
Çekirdek dünyası çok çeşitlidir. Proton sayısı, nötron sayısı veya her ikisi bakımından birbirinden farklı olan yaklaşık 3000 çekirdek bilinmektedir. Çoğu yapay olarak elde edilir.
Yalnızca 264 çekirdek kararlıdır; zamanla bozunma adı verilen kendiliğinden dönüşümler yaşamazlar. Geri kalanı çeşitli bozunma biçimleriyle karşılaşır - alfa bozunması (bir alfa parçacığının emisyonu, yani bir helyum atomunun çekirdeği); beta bozunması (bir elektron ve bir antinötrino veya bir pozitron ve bir nötrino'nun eşzamanlı emisyonu ve ayrıca bir atomik elektronun bir nötrino emisyonu ile emilmesi); gama bozunması (foton emisyonu) ve diğerleri.
Farklı çekirdek türlerine genellikle nüklidler denir. Aynı sayıda proton ve farklı sayıda nötron içeren nüklitlere izotop denir. Aynı sayıda nükleon içeren ancak proton ve nötron oranları farklı olan nüklitlere izobar denir. Hafif çekirdekler yaklaşık olarak eşit sayıda proton ve nötron içerir. Ağır çekirdeklerde nötron sayısı proton sayısından yaklaşık 1,5 kat daha fazladır. En hafif çekirdek, bir protondan oluşan hidrojen atomunun çekirdeğidir. Bilinen en ağır çekirdekler (yapay olarak elde edilirler) ≈290 nükleon sayısına sahiptir. Bunlardan 116-118'i protondur.
Proton Z ve nötron sayısının farklı kombinasyonları, farklı atom çekirdeklerine karşılık gelir. Atom çekirdekleri, Z ve N sayılarında oldukça dar bir değişiklik aralığında bulunur (yani ömürleri t> 10 -23 s). Ayrıca, tüm atom çekirdekleri iki büyük gruba ayrılır - kararlı ve radyoaktif (kararsız). Kararlı çekirdekler, denklemle belirlenen kararlılık çizgisinin yakınında gruplandırılır.

İncirde. Şekil 2 atom çekirdeğinin NZ diyagramını göstermektedir. Siyah noktalar kararlı çekirdekleri gösterir. Kararlı çekirdeklerin bulunduğu bölgeye genellikle kararlılık vadisi denir. Kararlı çekirdeklerin sol tarafında protonlarla aşırı yüklenmiş çekirdekler (proton açısından zengin çekirdekler), sağda ise nötronlarla aşırı yüklenmiş çekirdekler (nötron açısından zengin çekirdekler) bulunur. Şu anda keşfedilen atom çekirdekleri renkli olarak vurgulanmıştır. Bunlardan yaklaşık 3,5 bin var. Toplamda 7 – 7,5 bin olması gerektiği düşünülüyor. Protonca zengin çekirdekler (ahududu rengi) radyoaktiftir ve esas olarak β+ bozunmaları sonucu kararlı hale gelir; çekirdekte bulunan proton nötrona dönüşür. Nötronca zengin çekirdekler (mavi renk) de radyoaktiftir ve çekirdekteki bir nötronun protona dönüşmesiyle bozunumlar sonucunda kararlı hale gelir.
En ağır kararlı izotoplar kurşun (Z = 82) ve bizmuttur (Z = 83). Ağır çekirdekler, β + ve β - bozunma süreçleriyle birlikte, ana bozunma kanalları haline gelen α-bozunmasına (sarı) ve kendiliğinden fisyona da maruz kalır. Şekil 2'deki noktalı çizgi. Şekil 2 atom çekirdeğinin olası varlığının bölgesini özetlemektedir. B p = 0 çizgisi (B p, proton ayrılmasının enerjisidir) soldaki atom çekirdeklerinin varoluş bölgesini (proton damlama çizgisi) sınırlar. B çizgisi n = 0 (B n – nötron ayırma enerjisi) – sağda (nötron damlama çizgisi). Bu sınırların dışında atom çekirdekleri var olamaz çünkü karakteristik nükleer süre boyunca (~10 -23 – 10 -22 s) nükleon emisyonuyla bozunurlar.
İki hafif çekirdek birleştiğinde (sentez) ve ağır bir çekirdeği iki daha hafif parçaya böldüğünde, büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Enerji elde etmenin bu iki yöntemi bilinenlerin en etkili olanıdır. Yani 1 gram nükleer yakıt 10 ton kimyasal yakıta eşdeğerdir. Nükleer füzyon (termonükleer reaksiyonlar) yıldızların enerji kaynağıdır. Kontrolsüz (patlayıcı) füzyon, bir termonükleer (veya sözde "hidrojen") bombası patlatıldığında meydana gelir. Kontrollü (yavaş) füzyon, geliştirilmekte olan umut verici bir enerji kaynağının temelini oluşturuyor: termonükleer reaktör.
Kontrolsüz (patlayıcı) fisyon, atom bombası patladığında meydana gelir. Nükleer santrallerin enerji kaynağı olan nükleer reaktörlerde kontrollü fisyon gerçekleştirilmektedir.
Atom çekirdeğini teorik olarak tanımlamak için kuantum mekaniği ve çeşitli modeller kullanılmaktadır.
Çekirdek hem gaz (kuantum gazı) hem de sıvı (kuantum sıvısı) gibi davranabilir. Soğuk nükleer sıvı süperakışkan özelliklere sahiptir. Yüksek derecede ısıtılmış bir çekirdekte, nükleonlar kendilerini oluşturan kuarklara bozunur. Bu kuarklar gluon alışverişi yaparak etkileşirler. Bu bozunmanın bir sonucu olarak, çekirdeğin içindeki nükleonların toplanması, maddenin yeni bir durumuna, kuark-gluon plazmasına dönüşür.

19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başında fizikçiler, atomun karmaşık bir parçacık olduğunu ve daha basit (temel) parçacıklardan oluştuğunu kanıtladılar. Keşfedildi:

· parçacıkları elektron olarak adlandırılan katot ışınları (İngiliz fizikçi J. J. Thomson, 1897) e - (tek bir negatif yük taşır);

· elementlerin doğal radyoaktivitesi (Fransız bilim adamları - radyokimyacılar A. Becquerel ve M. Sklodowska-Curie, fizikçi Pierre Curie, 1896) ve α parçacıklarının varlığı (helyum çekirdeği 4 He 2 +);

· atomun merkezinde pozitif yüklü bir çekirdeğin varlığı (İngiliz fizikçi ve radyokimyacı E. Rutherford, 1911);

· Bir elementin diğerine, örneğin nitrojenin oksijene yapay dönüşümü (E. Rutherford, 1919). Bir elementin atomunun çekirdeğinden (azot - Rutherford deneyinde), bir a parçacığı ile çarpışma üzerine, başka bir elementin (oksijen) atomunun çekirdeği ve bir birim pozitif yük taşıyan yeni bir parçacık oluştu ve buna denir. bir proton (p +, 1H çekirdeği)

· elektriksel olarak nötr parçacıkların bir atomunun çekirdeğinde varlığı - nötronlar n 0 (İngiliz fizikçi J. Chadwick, 1932). Araştırma sonucunda her elementin atomunun (1H hariç) proton, nötron ve elektron içerdiği, proton ve nötronların atomun çekirdeğinde yoğunlaştığı, elektronların ise çevresinde (elektron kabuğunda) bulunduğu tespit edildi. .

Elektronlar genellikle şu şekilde gösterilir: e - .

Elektronlar çok hafiftir, neredeyse ağırlıksızdır ancak negatif elektrik yüküne sahiptirler. -1'e eşittir. Hepimizin kullandığı elektrik akımı, tellerde dolaşan bir elektron akışıdır.

Nötronlar şu şekilde belirtilir: n 0 ve protonlar şu şekilde: p +.

Nötronlar ve protonlar kütle bakımından hemen hemen aynıdır.

Çekirdekteki proton sayısı, atomun kabuğundaki elektron sayısına eşittir ve bu elementin Periyodik Tablodaki seri numarasına karşılık gelir.

Atom çekirdeği

Kütlesinin büyük kısmının yoğunlaştığı ve yapısı atomun ait olduğu kimyasal elementi belirleyen atomun merkezi kısmı.

Atom çekirdeği nükleonlardan oluşur - pozitif yüklü protonlar p + ve güçlü etkileşim yoluyla birbirine bağlanan nötr nötronlar n 0. Belirli sayıda proton ve nötron içeren bir parçacık sınıfı olarak kabul edilen atom çekirdeğine genellikle nüklid adı verilir.

Bir çekirdekteki proton sayısına yük numarası Z denir - bu sayı, atomun periyodik tabloda ait olduğu elementin atom numarasına eşittir.

Çekirdekteki nötron sayısı N harfiyle, proton sayısı Z harfiyle gösterilir. Bu sayılar birbirleriyle basit bir oranla ilişkilidir:

Bir çekirdekteki nükleonların toplam sayısına kütle numarası A = N + Z denir ve yaklaşık olarak periyodik tabloda gösterilen bir atomun ortalama kütlesine eşittir.

Aynı sayıda proton ve farklı sayıda nötron içeren atom çekirdeklerine izotop denir.

Pek çok elementin tek bir doğal izotopu vardır; örneğin Be, F, Na, Al, P, Mn, Co, I, Au ve diğerleri. Ancak çoğu elementin en kararlı iki veya üç izotopu vardır.

Örneğin:

Nötron sayıları aynı fakat proton sayıları farklı olan atom çekirdeklerine izoton denir.

Aynı atom kütlesi-A'ya sahip farklı elementlerin atomlarına izobarlar denir.

« Fizik - 11. sınıf"

Atom çekirdeğinin yapısı. Nükleer kuvvetler

Chadwick'in deneylerinde nötronun keşfedilmesinden hemen sonra, Sovyet fizikçisi D. D. Ivanenko ve Alman bilim adamı W. Heisenberg, 1932'de çekirdeğin proton-nötron modelini önerdiler.
Nükleer dönüşümlerle ilgili daha sonraki çalışmalarla doğrulandı ve artık genel olarak kabul ediliyor.

Çekirdeğin proton-nötron modeli

Proton-nötron modeline göre çekirdekler iki tür temel parçacıktan oluşur: protonlar ve nötronlar.

Atom bir bütün olarak elektriksel olarak nötr olduğundan ve bir protonun yükü bir elektronun yükünün modülüne eşit olduğundan, çekirdekteki protonların sayısı atom kabuğundaki elektronların sayısına eşittir.
Bu nedenle çekirdekteki proton sayısı elementin atom numarasına eşittir. Z D.I. Mendeleev'in periyodik element sisteminde.

Proton sayısının toplamı Z ve nötron sayısı Nçekirdekte denir kütle Numarası ve harfle gösterilir A:

bir = Z + N

Proton ve nötronun kütleleri birbirine yakındır ve her biri yaklaşık olarak bir atomik kütle birimine eşittir.
Bir atomdaki elektronların kütlesi, çekirdeğinin kütlesinden çok daha azdır.
Bu nedenle çekirdeğin kütle numarası, elementin tam sayıya yuvarlanmış bağıl atom kütlesine eşittir.
Kütle sayıları, yüksek doğrulukta olmayan aletler kullanılarak çekirdeğin kütlesinin yaklaşık olarak ölçülmesiyle belirlenebilir.

İzotoplar aynı değere sahip çekirdeklerdir Z, ancak farklı kütle sayılarıyla A yani farklı sayıda nötronla N.

Nükleer kuvvetler

Çekirdekler çok kararlı olduğundan, protonların ve nötronların çekirdeğin içinde bazı kuvvetler tarafından, üstelik çok güçlü kuvvetler tarafından tutulması gerekir.
Çok zayıf olan yerçekimi kuvvetleri değildir.
Çekirdeğin kararlılığı elektromanyetik kuvvetlerle de açıklanamaz, çünkü elektriksel itme benzer yüklü protonlar arasında gerçekleşir.
Ve nötronların elektrik yükü yoktur.

Bu, nükleer parçacıklar (protonlar ve nötronlar) arasında bunlara denir. nükleonlar- denilen özel kuvvetler var nükleer kuvvetler.

Nükleer kuvvetlerin temel özellikleri nelerdir? Nükleer kuvvetler elektrik (Coulomb) kuvvetlerinden yaklaşık 100 kat daha büyüktür.
Bunlar doğada var olanların en güçlü kuvvetleridir.
Bu nedenle nükleer parçacıkların etkileşimlerine sıklıkla denir. güçlü etkileşimler.

Güçlü etkileşimler yalnızca çekirdekteki nükleonların etkileşimlerinde kendini göstermez.
Bu, elektromanyetik etkileşimlerle birlikte çoğu temel parçacığın doğasında bulunan özel bir etkileşim türüdür.

Nükleer kuvvetlerin bir diğer önemli özelliği de kısa süreli olmalarıdır.
Elektromanyetik kuvvetler mesafe arttıkça nispeten yavaş bir şekilde zayıflar.
Nükleer kuvvetler kendilerini yalnızca çekirdeğin boyutuna (10 -12 -10 -13 cm) eşit mesafelerde belirgin bir şekilde gösterir; bu, Rutherford'un a parçacıklarının atom çekirdekleri tarafından saçılması üzerine yaptığı deneylerde zaten gösterilmiştir.
Nükleer kuvvetlerin tam bir niceliksel teorisi henüz geliştirilmemiştir.
Son 10-15 yılda, gelişiminde önemli ilerlemeler kaydedildi.

Atom çekirdeği proton ve nötronlardan oluşur. Bu parçacıklar çekirdekte nükleer kuvvetler tarafından tutulur.

İzotoplar

Radyoaktivite olgusunun incelenmesi önemli bir keşfe yol açtı: atom çekirdeğinin doğası açıklığa kavuşturuldu.

Çok sayıda radyoaktif dönüşümün gözlemlenmesinin bir sonucu olarak, kimyasal özelliklerinde aynı olan ancak tamamen farklı radyoaktif özelliklere sahip olan (yani farklı şekilde bozundukları) maddelerin olduğu yavaş yavaş keşfedildi.
Bilinen kimyasal yöntemlerin hiçbiriyle ayrılamadılar.
Bu temelde, 1911'de Soddy, aynı kimyasal özelliklere sahip, ancak özellikle radyoaktiviteleri farklı olan elementlerin var olma olasılığını öne sürdü.
Bu elementler D.I. Mendeleev'in periyodik sisteminin aynı hücresine yerleştirilmelidir.
Soddy onları aradı izotoplar(yani aynı yerleri işgal etmek).

Soddy'nin varsayımı, bir yıl sonra, J. J. Thomson'ın neon iyonlarını elektrik ve manyetik alanlarda saptırarak kütlesinin kesin ölçümlerini yapmasıyla parlak bir doğrulama ve derin bir yorum aldı.
Neonun iki tür atomun karışımı olduğunu keşfetti.
Çoğunun bağıl kütlesi 20'dir.
Ancak bağıl atom kütlesi 22 olan küçük bir atom fraksiyonu vardır.
Sonuç olarak karışımın bağıl atom kütlesi 20,2 olarak alındı.
Aynı kimyasal özelliklere sahip atomların kütleleri farklıdır.

Her iki neon atomu türü de doğal olarak D.I. Mendeleev'in tablosunda aynı yeri işgal eder ve bu nedenle izotoplardır.
Dolayısıyla izotoplar yalnızca radyoaktif özelliklerinde değil aynı zamanda kütlelerinde de farklılık gösterebilir.
Bu nedenle izotoplar atom çekirdeğinin aynı yüklerine sahiptir, bu da atomların kabuklarındaki elektron sayısının ve dolayısıyla izotopların kimyasal özelliklerinin aynı olduğu anlamına gelir.
Ancak çekirdeklerin kütleleri farklıdır.
Üstelik çekirdekler hem radyoaktif hem de kararlı olabilir.
Radyoaktif izotopların özelliklerindeki farklılık, çekirdeklerinin farklı kütlelere sahip olmasından kaynaklanmaktadır.

Çoğu kimyasal element için izotopların varlığı artık tespit edilmiştir.
Bazı elementlerin yalnızca kararsız (yani radyoaktif) izotopları vardır.
Doğada bulunan en ağır element olan uranyum (bağıl atom kütleleri 238, 235 vb.) ve en hafif olan hidrojen (göreceli atom kütleleri 1, 2, 3) izotoplara sahiptir.

Hidrojen izotopları özellikle ilgi çekicidir çünkü kütleleri 2 ve 3 kat farklılık gösterir.
Bağıl atom kütlesi 2 olan izotopa denir döteryum.
Kararlıdır (yani radyoaktif değildir) ve sıradan hidrojende küçük bir safsızlık (1:4500) olarak görünür.
Döteryum oksijenle birleştiğinde ağır su adı verilen madde oluşur.
Fiziksel özellikleri sıradan sudan önemli ölçüde farklıdır.
Normal atmosfer basıncında 101,2 °C'de kaynar ve 3,8 °C'de donar.

Hidrojenin atom kütlesi 3 olan izotopuna ne ad verilir? trityum.
β-radyoaktiftir ve yarı ömrü yaklaşık 12 yıldır.

İzotopların varlığı, atom çekirdeğinin yükünün atomun tüm özelliklerini belirlemediğini, yalnızca kimyasal özelliklerini ve elektron kabuğunun çevresine bağlı olan fiziksel özelliklerini, örneğin atomun boyutunu belirlediğini kanıtlar.
Bir atomun kütlesi ve radyoaktif özellikleri, D.I. Mendeleev'in tablosundaki seri numarasına göre belirlenmez.

İzotopların göreceli atom kütlelerini doğru bir şekilde ölçerken, bunların tam sayılara yakın olduğu ortaya çıkması dikkat çekicidir.
Ancak kimyasal elementlerin atomik kütleleri bazen tam sayılardan büyük ölçüde farklılık gösterir.
Böylece klorun bağıl atom kütlesi 35,5'tir.
Bu, doğal halinde kimyasal olarak saf bir maddenin çeşitli oranlarda izotopların bir karışımı olduğu anlamına gelir.
İzotopların bağıl atom kütlelerinin (yaklaşık) bütünlüğü, atom çekirdeğinin yapısını aydınlatmak için çok önemlidir.

Çoğu kimyasal elementin izotopları vardır.
İzotopların atom çekirdeklerinin yükleri aynıdır ancak çekirdeklerin kütleleri farklıdır.

Daha önce de belirtildiği gibi, bir atom üç tür temel parçacıktan oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Atom çekirdeği, protonlardan ve nötronlardan oluşan bir atomun merkezi kısmıdır. Proton ve nötronların ortak adı nükleondur; çekirdekte birbirlerine dönüşebilirler. En basit atomun (hidrojen atomu) çekirdeği tek bir temel parçacıktan (proton) oluşur.

Bir atomun çekirdeğinin çapı yaklaşık olarak 10 -13 – 10 -12 cm olup, atom çapının 0,0001'i kadardır. Ancak atomun kütlesinin neredeyse tamamı (%99,95 - 99,98) çekirdekte yoğunlaşmıştır. 1 cm3 saf nükleer madde elde etmek mümkün olsaydı kütlesi 100 - 200 milyon ton olurdu. Bir atomun çekirdeğinin kütlesi, atomu oluşturan tüm elektronların kütlesinden birkaç bin kat daha fazladır.

Proton– temel bir parçacık, bir hidrojen atomunun çekirdeği. Protonun kütlesi 1,6721x10-27 kg olup, elektronun kütlesinden 1836 kat daha fazladır. Elektrik yükü pozitiftir ve 1,66x10 -19 C'ye eşittir. Coulomb, 1A (amper) sabit akımda 1 saniye içinde bir iletkenin kesitinden geçen elektrik miktarına eşit bir elektrik yükü birimidir.

Herhangi bir elementin her atomu, çekirdekte belirli sayıda proton içerir. Bu sayı belirli bir element için sabittir ve onun fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. Yani proton sayısı hangi kimyasal elementle karşı karşıya olduğumuzu belirler. Örneğin çekirdekte bir proton varsa hidrojen, 26 proton varsa demirdir. Atom çekirdeğindeki proton sayısı, çekirdeğin yükünü (yük numarası Z) ve D.I. elementlerin periyodik tablosundaki elementin atom numarasını belirler. Mendeleev (elementin atom numarası).

Nnötron– kütlesi 1,6749 x10-27 kg olan, elektronun kütlesinin 1839 katı olan, elektriksel açıdan nötr bir parçacık. Serbest durumdaki bir nöron kararsız bir parçacıktır; bir elektron ve bir antinötrino emisyonu ile bağımsız olarak bir protona dönüşür. Nötronların yarı ömrü (nötronların orijinal sayısının yarısının bozunduğu süre) yaklaşık 12 dakikadır. Bununla birlikte, kararlı atom çekirdekleri içindeki bağlı durumda kararlıdır. Çekirdekteki nükleonların (proton ve nötronların) toplam sayısına kütle numarası (atom kütlesi - A) denir. Çekirdeğin içerdiği nötronların sayısı kütle ve yük sayıları arasındaki farka eşittir: N = A – Z.

Elektron– temel bir parçacık, en küçük kütlenin (0,91095x10 -27 g) ve en küçük elektrik yükünün (1,6021x10 -19 C) taşıyıcısı. Bu negatif yüklü bir parçacıktır. Bir atomdaki elektron sayısı çekirdekteki proton sayısına eşittir, yani. atom elektriksel olarak nötrdür.

Pozitron– pozitif elektrik yüküne sahip temel bir parçacık, elektrona göre bir antiparçacık. Elektronun ve pozitronun kütlesi eşittir ve elektrik yükleri mutlak değerde eşit, ancak işaret bakımından zıttır.

Farklı çekirdek türlerine nüklidler denir. Nüklit, belirli sayıda proton ve nötron içeren bir atom türüdür. Doğada, aynı elementin farklı atom kütlelerine (kütle numaraları) sahip atomları vardır: 17 35 Cl, 17 37 Cl, vb. Bu atomların çekirdekleri aynı sayıda proton fakat farklı sayıda nötron içerir. Aynı elementin nükleer yükleri aynı fakat kütle numaraları farklı olan atomlarına ne ad verilir? izotoplar . Aynı sayıda protona sahip ancak nötron sayısı farklı olan izotoplar, aynı elektron kabuk yapısına sahiptir; çok benzer kimyasal özelliklere sahiptir ve kimyasal elementlerin periyodik tablosunda aynı yeri kaplar.

İzotoplar, karşılık gelen kimyasal elementin sembolü ile gösterilir ve A indeksi sol üstte bulunur - kütle numarası, bazen proton sayısı (Z) sol altta da verilir. Örneğin fosforun radyoaktif izotopları sırasıyla 32 P, 33 P veya 15 32 P ve 15 33 P olarak adlandırılır. Bir elementin sembolünü belirtmeden bir izotop belirlenirken, elementin belirtilmesinden sonra kütle numarası verilir, örneğin fosfor - 32, fosfor - 33.

Çoğu kimyasal elementin birkaç izotopu vardır. Hidrojen izotopu 1H-protyumun yanı sıra, ağır hidrojen 2H-döteryum ve süper ağır hidrojen 3H-trityum da bilinmektedir. Uranyumun 11 izotopu vardır; doğal bileşiklerde üç tane vardır (uranyum 238, uranyum 235, uranyum 233). Sırasıyla 92 proton ve 146,143 ve 141 nötronları var.

Şu anda 108 kimyasal elementin 1900'den fazla izotopu bilinmektedir. Bunlardan doğal izotoplar, tüm kararlı (yaklaşık 280 tanesi) ve radyoaktif ailelerin parçası olan doğal izotopları (46 tanesi) içerir. Geri kalanı yapay olarak sınıflandırılır, çeşitli nükleer reaksiyonların sonucu olarak yapay olarak elde edilirler.

"İzotop" terimi yalnızca aynı elementin atomlarından, örneğin karbon 12 C ve 14 C izotoplarından bahsederken kullanılmalıdır. Farklı kimyasal elementlerin atomları kastediliyorsa, "" teriminin kullanılması tavsiye edilir. nüklidler”, örneğin radyonüklidler 90 Sr, 131 J, 137 Cs.