1 of 27

Протонно-нейтронна модель атомного ядра. Енергія зв'язку

2 of 27

Будова ядра атома

Всі тверді, рідкі, і газоподібні речовини складаються з атомів або молекул.
Атом - це неподільний, з хімічної точки зору — найменша, електронейтральна, хімічно неподільна частинка речовини. Фізична модель атома, у свою чергу, більш докладно розкриває подробиці його будови.

3 of 27

Атом складається

з щільного ядра з позитивно заряджених протонів та електрично нейтральних нейтронів. Ядро оточене набагато більшою за розміром оболонкою з негативно заряджених електронів.
Кількість протонів дорівнює кількості електронів і тому атом є електрично нейтральним. При втраті чи набутті одного або кількох електронів, атом перетворюється на іон, що має певний позитивний чи негативний електричний заряд.

4 of 27

	Будова атома ↓
	Атомне ядро ↓ Нуклони		Атомна оболонка
	Атомне ядро ↓ Нуклони		↓
Частинки	↓ Протон	↓ Нейтрон	Електрон
Позначення	P	N	e
Заряд	+ 1.6 · 10^-19Кл	0	- 1.6 · 10^-19Кл
Маса спокою	1836 me	1839 me	1 me = 9.11 · 10^-19кг

5 of 27

Позначення

X - cимвол елемента

Z - атомний (порядковий) номер елемента.

Він дорівнює числу протонів в ядрі,

числу електронів в оболонці і

електричному заряду ядра.

А - масове число.

А = Z + N.

6 of 27

Ізотопи, ізотопні нукліди�

Ізотопи даного елемента відрізняються один від одного тільки числом нейтронів.
Таким чином, ізотопи мають:�- Однаковий атомний номер Z (однакове число протонів),�- Різні масові числа А (різне число нуклонів).
Більшість хімічних елементів являє собою суміш різних ізотопів.�Наприклад ізотопи урану

7 of 27

Наприклад ізотопи урану

Атом	Число протонів	Число нейтронів	Число електронів	Поширеність
	92	142	92	0,0057%
	92	143	92	0,72%
	92	146	92	99,27%

8 of 27

Ізотопи гідрогену

9 of 27

Чим характеризувати міцність ядер?

Ядерні сили — найпотужніші з усіх, які ми знаємо на сьогоднішній день, вони діють між протонами і нейтронами.
Вони не тільки майже повністю гасять взаємне відштовхування протонів, яке на таких малих відстанях є досить великим, але й зв'язують їх у винятково міцну сім'ю.

10 of 27

Основні властивості ядерних сил

1) найпотужніші сили
2) є силами тільки притягання
3)є близькодійними
4)не залежить від заряду
5) мають властивість насичення

11 of 27

Енергія зв'язку атомного ядра

Енергія зв'язку визначається величиною тієї роботи, яку потрібно виконати для розщеплення ядра на нуклони, що його складають.
Обчислити енергію зв'язку можна, лише застосовуючи співвідношення Ейнштейна між масою та енергією:

Е=mc²

12 of 27

Дефект маси

Маси ядер можна виміряти з високою точністю за допомогою мас-спектрометра. Маса атомного ядра завжди виявляється менше суми мас нуклонів. Це явище називають дефектом маси Δm.

Дефект маси - це різниця між сумою мас всіх нуклонів, що містяться в ядрі, і масою ядра.

13 of 27

Дефект маси

Дефект маси обумовлений енергією зв'язку ядра E_зв, яка виділяється в результаті з'єднання нуклонів в ядрі. Масу, відповідну енергії зв'язку ядра (тобто. дефект маси), можна знайти за допомогою рівняння Ейнштейна

E = Δ mc².�

14 of 27

Одиниці вимірювання дефекту мас і енергії зв’язку.

Дефект мас вимірюють в а.о.м., оскільки в таблицях відносні атомні маси наведені саме в а.о.м.
Енергію зв’язку вимірюють в МеВ.

15 of 27

Питома енергія зв‘язку

Важливим параметром ядра є питома енергія зв'язку – це енергія зв'язку , що припадає на один нуклон ядра, яку можна обчислити, розділивши енергію зв'язку ядра на кількість нуклонів, що містяться в ньому:

f=Eзв /А

Питома енергія зв’язку була виміряна експериментально практично для всіх ядер

16 of 27

На наскільки великою є енергія зв'язку ?

Утворення 4 г гелію супроводжується виділенням такої самої енергії, що й при згорянні 1,5—2 вагонів кам'яного вугілля

17 of 27

Графік залежності питомої енергії зв‘язку від кількості нуклонів в ядрі

18 of 27

�ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ�

1). Якісні питання:

1. Чому енергія зв’язку атома Гідрогену 11Н дорівнює нулю?

Розв'язання

Ядро атома Гідрогену складається з одного протона.

2. Чому питома енергія зв’язку у важких ядрах убуває зі збільшенням масового числа?

19 of 27

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

3. Як зміниться маса системи з одного вільного протона й одного нейтрона, якщо вони утворять атомне ядро?

Розв'язання. Маса системи зменшиться на

20 of 27

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

4) 1г води, взятої за температури 0°С , перетворили на стоградусну пару. На скільки маса пари більша за масу води? Питома теплоємність води дорівнює 4200 Дж/кг ∙ К, питома теплота пароутворення 2,3 ∙10⁶ Дж/кг.

Розв'язання. Під час нагрівання води її маса збільшується, оскільки зростає повна енергія води на величину

яка дорівнює кількості теплоти, спожитої водою:

21 of 27

�ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ�

Тому звідки

22 of 27

�ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ�

5)Знайдіть дефект мас і енергію зв'язку ядра Нітрогену .

— див. таблицю «Відносна атомна маса деяких ізотопів»

23 of 27

�ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ�

24 of 27

Маси деяких елементарних частинок і атомів

Найменування частинки	Позначка	Число протонів	Число нейтронів	Число електронів	Масса m, а.о.м
Електрон		-	-	1	0.00054858
Протон(ядро атома водню)		1	-	-	1.00727647
Нейтрон		-	1	-	1.00866501
Атом водню		1	-	1	1.00782504
Дейтрон (ядро атома дейтерію)		1	1	-	2.01354
Атом дейтерію		1	1	1	2.01410179
α-частинка (ядро атома гелію)		2	2	-	4.001488
Атом гелію		2	2	2	4.00260327

25 of 27

ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Енергія зв'язку визначається величиною тієї роботи, яку потрібно виконати для розщеплення ядра на нуклони, що його складають.
Питома енергія зв'язку — це енергія зв'язку, яка припадає на один нуклон.
Дефектом мас називається різниця між сумарною масою всіх нуклонів ядра у вільному стані та масою ядра
Вивільнення енергія зв'язку можливе як внаслідок злиття (синтезу) легких ядер так і поділу важких ядер.

26 of 27

Використані Інтернет-джерела

27 of 27

УСІМ ДЯКУЮ, БАЖАЮ ДОБРА ТА НАДХНЕННЯ!