Строение атомного ядра

Протонно-нейтронная модель ядра

После открытия нейтрона советский физик Д. Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра.

Согласно этой модели

ядра атомов состоят из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов.

Протоны и нейтроны получили общее название — нуклоны (от лат. «нуклеус» — ядро). Масса одного нуклона примерно в 2000 раз больше массы электрона.

Число протонов в ядре называют зарядовым числом и обозначают Z.

Поскольку электрический заряд протона равен по модулю заряду электрона, то заряд ядра равен Ze, где е — элементарный заряд (модуль заряда электрона).

Зарядовое число ядра совпадает с номером соответствующего химического элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Именно зарядовым числом ядра атома определяются химические свойства элемента.

Ядра с одним и тем же зарядовым числом могут содержать разное число нейтронов. Такие ядра называют изотопами (в переводе с греч. «в одном и том же месте»), поскольку всем им соответствует одна и та же ячейка Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Число нейтронов в ядре обозначают N.
Величину А = Z + N, равную общему числу нуклонов в данном ядре, называют массовым числом.

Массовое число названо так потому, что масса ядра приближенно равна произведению массового числа на массу одного нуклона (напомним, что массы протона и нейтрона примерно равны).

Ядро атома обозначают так же, как и соответствующий химический элемент, ставя перед ним вверху массовое число, а внизу — зарядовое число.

Например, ядро углерода с массовым числом 12 и зарядовым числом 6 обозначают а ядро гелия — Как вы, наверное, догадались, ядра гелия — это и есть α-частицы.

Протон обозначают а нейтрон —

На рис. 19.1 схематически изображены наиболее легкие ядра (в основном это изотопы водорода и гелия) и указаны их обозначения.

Схематическое изображение наиболее легких ядер

Ядерные силы

Между одноименно (положительно) заряженными протонами, расположенными очень близко друг к другу в крошечном атомном ядре, действуют огромные электрические силы отталкивания. Что же тогда удерживает протоны от разлета? Дело в том, что

между нуклонами действуют очень большие силы притяжения, которые называют ядерными силами.

Ядерные силы — чрезвычайно короткодействующие: они действуют на расстоянии, не превышающем 10^-15 м (размер нуклона). Но зато на таких малых расстояниях ядерные силы во много раз превышают электрические силы.