To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Własności i modele jąder atomowych Własności jąder atomowych Rutherford w swym słynnym doświadczeniu odkrył istnienie jądra atomowego, którego ładunek równy jest ładunkowi elektronów w atomie, a rozmiary okazały się być prawie punktowe w porównaniu z rozmiarami atomu. Traktując jądro atomowe jako obiekt punktowy można własności atomów opisywać z niezłym przybliżeniem. Teraz sięgnijmy głębiej. Uczyńmy to w sensie dosłownym zwiększając energie cząstek , które rozpraszane są przez atomy złota w doświadczeniu Rutherforda. Im większa jest ich energia kinetyczna, tym bardziej zbliżają się do jądra. Do pewnej wartości energii cały proces daje się opisać zakładając, że jądro atomowe jest punktowym obiektem o zadanym ładunku elektrycznym. Przy dalszym zwiększaniu energii czyli zmniejszaniu odległości, wyniki pomiarów przestają zgadzać się z opisem zakładającym znikające rozmiary jądra. Nietrudno powiązać energię od której zaczynają się odstępstwa, z rozmiarami jądra atomowego. Odległość r, na jaką może zbliżyć się cząstka o dodatnim ładunku równym do dodatnio naładowanego jądra o ładunku określona jest przez równość jej energii kinetycznej i pracy wykonanej przeciwko siłom odpychania elektrostatycznego. Praca ta określona jest znanym nam już z elektrostatyki wzorem. Mamy więc równość (5.5.1)
Otrzymaliśmy spodziewaną zależność. Im większa jest energia kinetyczna cząstki, tym mniejsza jest odległość na jaką może zbliżyć się do jądra. Minimalna odległość R, którą możemy uznać za miarę promienia jądra, związana jest z energią kinetyczną cząstki wyrażeniem wynikającym ze wzoru (5.5.1) (5.5.2)
Dla wyznaczenia masy jądra można wykorzystać fakt, że promień okręgu po którym porusza się cząstka naładowana w polu magnetycznym proporcjonalny jest do masy cząstki, a odwrotnie proporcjonalny do jej ładunku. Na tej zależności oparte jest funkcjonowanie tzw. spektrometrów masowych. W urządzeniach tych wiązka jonów przyspieszana jest najpierw w polu elektrycznym określonym przez różnicę potencjałów U, a następnie zakrzywiana w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B, prostopadłym do kierunku ruch jonów. Opisują to znane nam juz wzory umożliwiające wyznaczenie masy jonu M . (5.5.3)
Z wzorów tych łatwo wyznaczamy masę jonu (5.5.4)
(…)
… przypadająca na jeden nukleon czyli Ew/A. Zależność tej wielkości od liczby masowej A ilustruje Rys.5.5.2. Warto zapamiętać kształt tej krzywej, bowiem zawiera się w nim zarówno podstawa energetyki i broni jądrowej jak i reakcji termojądrowych zachodzących na słońcu.
Rys.5.1.2. Średnia energia wiązania nukleonu w funkcji liczby masowej, A.
Wymieńmy krótko charakterystyczne cechy tej zależności.
- Dla małych liczb masowych obserwuje się ogólną tendencję do wzrostu średniej energii wiązania nukleonu ze wzrostem liczby masowej jądra. Nie jest to jednak wzrost monotoniczny. Obserwuje się szereg lokalnych maksimów. - W obszarze jąder o średnich wartościach liczb masowych ( wartości A około 60) energie wiązania przypadające na jeden nukleon są największe i wynoszą około 8.7 MeV. - Dla zwiększających się dalej liczb masowych energia wiązania nukleonu w jądrze zmniejsza się nieznacznie. Różnica energii wiązania nukleonów w najcięższych jądrach jest mniejsza o około 1MeV od maksymalnych energii wiązania nukleonów.
- fakt, że dla średnich i dużych wartości liczb masowych energia wiązania jednego nukleonu niewiele się zmienia oznacza, że energia wiązania jądra jako całości jest w przybliżeniu proporcjonalna do liczby masowej jądra.
Modele jądra atomowego
Model kroplowy
Model ten stanowi jądrową analogię kropli cieczy, która skupia zbiór cząsteczek i jeśli nie jest poddana działaniu czynników zewnętrznych, zachowuje trwałość i kształt zbliżony do kulistego. W przypadku jądra rozpatruje się następujące czynniki określające energię wiązania nukleonów w "kropli" materii jądrowej. (5.2.1)
Eobj jest członem…
… się więc z Z protonów i N=A-Z neutronów. Neutrony i protony obejmujemy wspólną nazwą, nukleony. Jądro atomowe składa się więc z A nukleonów. Liczby Z i A nazywamy odpowiednio: liczbę Z - liczbą atomową, liczbę A - liczbą masową. Jądra atomowe oznacza się symbolicznie z postaci , gdzie przez X oznaczamy symbol chemiczny danego pierwiastka. Ogólnie, układy nukleonów o różnych liczbach A i Z noszą nazwę nuklidów. Nuklidy…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)