原子核結構是怎樣的

2020-12-03 生活常伴學習小日記

都說活到老學到老,可我最近學檢測方面的知識總是記不住,書看了兩遍了還是記不住理解不了。俗話說的好眼過千遍不如手過一遍,我就用最笨的辦法一個字一個字打出來,加上自己的理解與大家分享。如有錯誤還請各位專業大大指出來,閒話不多說了我們來看看今天的知識原子核結構。

原子核的半徑為10-~10- cm.約為原子半徑的萬分之一。如果把原子設想成一個直徑為10 m的球體,那麼原子核也只有芝麻那麼大,所以說原子內部的絕大部分是空的。(註:了解什麼是原子核與原子核的內部)

原子核雖小,卻佔有原子的99%以上的質量,通過散射實驗可以測定核的近似半徑,實驗表明核的半徑r與原子質量數A的1/3次方成正比。這說明無論哪一種元素,其核的密度是相同的。(註:無論那種元素它的密度都是相同的)

正如原子中的電子處於運動中一樣,核中的粒子,即質子和中子也處於運動中,因而核具有角動量和磁矩。光譜分析表明,核的角動量和磁矩也是量子化的。(註:量子化的產生由來)

原子核的總質量總是小於它的組成部分的質量和,這是因為其中的一部分質量用於轉變成原子核的結合能。即把原子核中粒子結合在一起的吸引力有關的負電位能的質量當量。例如,氫同位素氘的核由1個質子和1個中子組成,已知兩者質量之和為mp+mn=2.015942 u.而氘核的實際質量md=2.013 552 u,質量差值mp+mn-md=0.002 390 u.由質能公式E= moC可求得相應的能量為2.225 MeV,這部分能量為結合能。(註:說明原子核的總質量總是小於它的組成部分的質量和,予以舉例說明)

在原子核內,帶正電的質子間存著庫侖斥力,但質子和中子仍能非常緊密地結合在一起,這說明核內存在著一個非常大的力,即核力。核力具有以下性質:

第一,核力與電荷無關,無論中子還是質都受到核力的作用。

第二,核力是短程力,只有在相鄰原子核之間發生作用,因此,一個核子所能相互作用的其他核子數目是有限的,這稱為核力的飽和性

第三,核力比庫侖力約大100倍,是一種強相互作用。

第四,核力能促成粒子的成對結合(例如,兩個自旋相反的質子或中子)以及對對結合(即總自旋為零的一對質子和一對中子的結合)。(註:核力的由來與核力的性質)

根據以上核力的性質以及核力與庫侖力之間的競爭,可以定性了解原子核的穩定性,電於核力促成原子核成對結合和對對結合,如果不考慮庫侖力,最穩定的應是中子數和質子數相等的那些核,考慮庫侖斥力後,則應是包含更多中子的核更穩定。但中子數過多的核又是不穩定的,因為沒有足夠的質子來與中子配對;質子過多的核也是不穩定的,因為庫侖斥力將隨之增大。核穩定性與中子數、質子數的關係為:對小質量數的核,N/Z=1附近較穩定,這個比值隨核質量數的增大而增加:對大質量數的核,N/Z=1.6附近的核較穩定。

採用人為的方法,以中子、質子或其他基本粒子作為炮彈轟擊原子核,從而改變核內質子或中子的數目,便可以製造出新的核素,也可以使穩定的核素變為不穩定的核素。(註:簡述如何讓原子核發生變化)

現已發現的約2 000種核素中,天然存在的有300多種,其中有30多種是不穩定的:人工製造的有1 600多種,其中絕大部分是不穩定的。不穩定的核素會自發蛻變,變成另一種核素,同時放出各種射線,這種現象稱為放射性衰變。

放射性衰變有多種模式,其中最主要的有:

1. a衰變放出帶2個正電荷的氦核,衰變後形成的子核,核電荷數較母核減2,即在周期表上前移兩位,而質量數較母核減少4。

2. β衰變包括β-衰變、β+時衰變和軌道電子俘獲,其中:

β-衰變:母核放出電子,衰變後子核的質量數不變,而核電荷數增加1,即在周期表上後移一位。

軌道電子俘獲:母核俘獲核外軌道上的一個電子(最常見的是俘獲K層電子,稱為K俘獲),核中的一個質子轉為中子,即子核在周期表上前移一位。

3. r衰變放出波長很短的電磁輻射,衰變前後核的質量數和電荷數均不發生改變。

r衰變總是伴隨著a衰變或β衰變而發生,母核經α衰變或β衰變到子核的激發態。這種激發態核是不穩定的,它要通過r衰變過渡到正常態。所以r射線是原子核由高能級躍遷到低能級而產生的。(註:射線的產生與由來)

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