Состав атомных ядер. Изотопы (стабильные и радиоактивные)

 

Состав атомных ядер. Изотопы (стабильные и радиоактивные)

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Число протонов в ядре Z определяет положительный заряд ядра, равный порядковому номеру элемента. Поэтому порядковый номер элемента называется его протонным числом. Относительная масса ядра состоит из массы протонов, которая также равна Z, и массы нейтронов, в относительных единицах равно числу нейтронов N. Поскольку практически вся масса атома сосредоточена в ядре, можно считать, что относительная атомная масса равна сумме масс протонов и нейтронов: Ar = Z + N. Поскольку протоны и нейтроны имеют общее название - нуклоны, относительная атомная масса определяется общим числом протонов и нейтронов и называется нуклонных числом. Нуклонных число (относительная атомная масса) и протонное число (порядковый номер) обозначаются соответственно верхним и нижним индексами слева от символа элемента. Например, из записи , определяем, что протонное число кислорода равна восьми, а нуклонных - шестнадцати.

Выясним, как, пользуясь положением химического элемента в периодической системе, можно определить число элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов) в атоме. Найдем в периодической таблице химический элемент Алюминий. Из записи в клетке определяем, что порядковый номер алюминия равен 13, а относительная атомная масса 27. Следовательно, заряд ядра атома алюминия равна +13 (плюс тринадцать). Ядро атома алюминия содержит 13 протонов и 14 (27 - 13 = 14) нейтронов. Пространство вокруг ядра заполняют 13 электронов.


Различные виды атомов имеют общее название - нуклиды. Нуклидом называют тип атомов с определенными значениями нуклонного и протонного чисел. Большинство химических элементов, встречающихся в природе, состоят из нескольких нуклидов. Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковое протонное число, но отличаются друг от друга числом нейтронов, и, соответственно, нуклонных числом (массой ядра), называют изотопами. Например, химический элемент водород имеет три изотопа: протий  (в ядре один протон и нет нейтронов), дейтерий  или  (в ядре один протон и один нейтрон) и тритий  или  (в ядре один протон и два нейтрона). Многие элементы в природе имеют по несколько изотопов. Поэтому относительная атомная масса элемента рассчитывается значениями относительных атомных масс изотопов с учетом их массовой доли в природе.

Например, определим среднюю атомную массу природного хлора, который существует в виде двух изотопов: 35Cl мас 75,5% и 37Cl мас 24,5%. Для этого воспользуемся формулой:





Все изотопы делятся на стабильные и радиоактивные. Стабильные изотопы не подлежат радиоактивному распаду, поэтому они хранятся в естественных условиях. Стабильные изотопы встречаются во всех «парных» элементов и в большинстве «нечетных» с порядковым номером меньшим или равным восьмидесяти трем. У элементов, расположенных в периодической системе после висмут все нуклиды являются радиоактивными. Радиоактивные изотопы делятся в свою очередь на естественные и искусственные. И естественные, и искусственные изотопы самотеком распадаются, излучая при этом α - или β - частицы до тех пор, пока не образуется стабильный изотоп. Химические свойства всех изотопов, в основном, одинаковые. Эти свойства определяются зарядом ядра, а не его массой.


Лекция добавлена 27.02.2014 в 17:51:03