Перейти к основному содержанию
Вся физика

Строение и характеристики атомов

Лекции по ядерной физике

Атомы различных химических элементов отличаются по их массе, и атомная масса в какой-то мере определяет периодичность повто­рения химических свойств различных атомов, однако массовое число A не является однозначной характеристикой атомов любых веществ.
Действительной  характеристикой,  определяющей  физико-химическую индивидуальность атома вещества, является его атомный номер (z) в от­крытой Д. И. Менделеевым Периодической Системе элементов. Называя атомный номер элемента z, мы фактически называем  сам этот элемент, об атомах которого идёт речь.
Например, если z = 6, нам ясно, что речь идет об углероде (C), а если z = 92, это равносильно тому, что элемент назван ураном (U), и т.д.
Итак, массовое число A и атомный номер z элемента - пара характе­ристик, полностью определяющих физико-химическую индивидуальность ато­мов любого вещества.
Атомная теория раскрывает физический смысл этих характеристик
в следующих основных положениях:
а) Все атомы состоят из положительно заряженного ядра и обращаю­щихся вокруг него отрицательно заряженных частиц - электронов.
б) Электрический заряд электрона qe = - 1.6022 .10-19 Кл - наимень­ший электрический заряд, обнаруженный экспериментально, и это дало по­вод назвать его элементарным зарядом, а заряды других частиц и струк­тур на микроуровне - измерять в элементарных зарядах.
в) Атомный номер элемента z - есть не что иное, как суммарное ко­личество электронов в атоме.
г) Поскольку устойчивый атом любого химического элемента электро­нейтрален, отрицательный заряд электронных оболочек в атоме нейтрали­зуется равным по величине положительным зарядом ядра. Поэтому другое представление об атомном номере состоит в том, что атомный номер хими­ческого элемента - это положительный заряд ядра его атома, выражен­ный в величинах элементарных электрических зарядов (то есть в зарядах электрона).
д) Масса покоя одиночного электрона me = 9.1095.10-28 г, что соот­ветствует приблизительно 5.486.10-4 а.е.м. Разница в порядках величин масс всего атома (от единицы до сотен а.е.м.) и электронов в нём (от 5.486.10-4 до величин порядка 10-2 а.е.м.), которая, как видно из при­веденных цифр, составляет четыре порядка, приводит к выводу о том, что практически вся масса атома сосредоточена в его ядре.
е) Размеры атомов, найденные в экспериментах, выполненных по раз­личным методикам, имеют порядок 10-8 см, тогда как размеры их ядер - величины порядка 10-13 см. Эти цифры говорят о том, что ядро занимает ничтожную часть объёма атома.
Если под объёмом ядра понимать сферу, в пределах которой эффек­тивно действуют ядерные силы, радиус этой сферы можно оценить по полу­эмпирической формуле:
Rя ≈ 1.21.10-13 A1/3, см,.      (1.4)
где А, а.е.м. - атомная масса элемента.