Перечислим основные свойства ядерных сил,
1) ядерные силы являются силами притяжения;
2) ядерные силы являются короткодействующими— их действие проявляется только на расстояниях примерно 10-15м. При увеличении расстояния между нуклонами ядерные силы быстро уменьшаются до нуля, а при расстояниях, меньших их радиуса действия, оказываются примерно в 100 раз больше кулоновских сил, действующих между протонами на том же расстоянии;
3) ядерным силам свойственна зарядовая независимость: ядерные силы, действующие между двумя протонами, или двумя нейтронами, иди, наконец, между протоном и нейтроном, одинаковы по величине.
Отсюда следует, что ядерные силы имеют неэлектрическую природу;
4) ядерным силам свойственно насыщение, т. е. каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Насыщение проявляется в том, что удельная энергия связи нуклонов в ядре (если не учитывать легкие ядра) при увеличении числа нуклонов не растет, а остается приблизительно постоянной;
5) ядерные силы зависят от взаимной ориентации спиноввзаимодействующих нуклонов. Например, протони нейтрон образуют дейтрон (ядро изотопа (Н)) только при условии параллельной ориентации их спинов;
6) ядерные силы не являются центральными, т.е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.
26. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Принцип Паули
ПринципПаули: в любом атоме не может быть двух электронов, находящихся в двух одинаковыхстационарных состояниях, определяемых набором четырёх квантовых чисел; главного n, орбитального l, магнитногоmи спинового mS.
Для электронов в атоме принцип Паули записывается следующим образом:
Z1(n, l, m,mS)=0или 1, гдеZ1(n, l, m,mS)- число электронов в состоянии, характеризуемом данным набором квантовых чисел.
Систематика заполнения электронных состояний в атомах и периодичность изменения свойств химических элементов позволяет расположить все химические элементы в периодическую систему элементов Менделеева. Современная теория периодической системы основывается на следующих положениях:
А) порядковый номер Z химического элемента равен общему числу электронов в атоме данного элемента;
Б) состояние электронов в атоме определяется набором четырёх квантовых чисел: n, l, m,mS;распределение электронов в атомах по энергетическим состояниям должно удовлетворять принципу минимума потенциальной энергии: с возрастанием числа электронов каждый следующий электрон должен занять возможное энергетическое состояние с наименьшей энергией;
В) заполнение электронами энергетических состояний в атоме должно происходить в соответствии с принципом Паули.
Порядок заполнения электронами в атомах энергетических состоянийвоболочках, а в пределах одной оболочки - в подгруппах, должен соответствовать последовательности расположения энергетических уровней с данными n и l (и принципу Паули). Для лёгких атомов этот порядок соответствует тому, что сначала заполняется оболочка с меньшим значением n и лишь затем должна заполняться электронами следующая оболочка. Внутри данной оболочки вначале заполняется состояние с l=0, а затем состояния с большими l, вплоть до l=n-1.
Нарушения указанного порядка начинаются с калия (Z=19) и объясняются следующим образом. Взаимодействие между электронами в атоме приводит придостаточно больших главныхквантовых числах n к тому, что состояния с большим n и меньшими l могут иметь меньшую энергию, т.е. быть энергетически более выгодными, чем состояния с меньшим n, но сбольшим l. В результате имеются химические элементы с недостроенными предыдущими оболочками, у которых застраиваются последующие.
27. Энергия связи атомных ядер. Дефект масс. Использование атомной энергии
Масса ядра mя всегда меньше суммы масс входящих частиц. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом.
Энергия покоя частиц связана с ее массой соотношением E0 = mc2.
Энергия покоящегося ядра меньше суммарной энергии взаимодействия покоящихся нуклонов на величину:
Eсв=с2{[Zmp+(A-Z)mn]-mя}
Eсв – энергия связи.
Она равна той работе, которую нужно совершить, чтобы разделить образующее ядро нуклоны и удалить их друг от друга на такое расстояние, при котором они практически не взаимодействуют друг с другом.
В таблицах обычно приводятся не массы mя ядер, массы атомов. Поэтому для энергии связи ядра пользуются формулой:
Eсв=с2{[ZmH+(A-Z)mn]-m}
Где mH– масса атома водорода, m – масса атома.
Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, т.е. Eсв/А называется удельной энергией связи нуклонов в ядре.
Величина Δm=[Zmp+(A-Z)mn]-mя называется дефектом массы ядра.
Дефект массы связан с энергией связи соотношением:
Δm=Eсв / с2.
На величину Δm уменьшается масса всех нуклонов при образовании из них атомного ядра.