无机化学-孙东-第十七章 原子核与放射性.pptVIP

第十七章 原子核和放射性 1.原子核的组成 一、原子核的组成、质量和大小 核子：质子＋中子 A　核子数、质量数 Z　电荷数、质子数、原子序数 X 相应原子的元素符号 N　中子数＝A-Z 第一节　原子核的基本性质 2.原子核的质量 原子的质量等于原子核的质量加上核外电子的质量减去相当电子全部结合能的数值。但是一般电子组成原子的结合能很小，可以忽略不计。 在原子核物理中，常把12Ｃ原子质量的1/12作为质量单位即原子质量单位（atmoic mass unit) 记作amu或u 1u=1.66055×10-27kg 质子 中子 电子 质量/kg 1.673×10-27 1.675 ×10-27 9.109 ×10-31 相对质量 1.007 1.008 1/1836 近似整数值 1 1 忽略不计 电量/C 1.602×10-19 0 1.602×10-19 核素 核素（nuclide): Z和A都相同的原子核称为某种核素。 核子组分不同（Ｚ不同，Ｎ也不同）的各种原子核的统称 目前已知的元素（包括人工合成的）共107种，而核素却有2300多种 元素：具有相同质子数的一类原子的总称。 核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。 同位素：同种元素的不同种核素间的互称。 C 6 14 C 6 12 元素、核素和同位素的关系 H 1 1 H 1 2 H 1 3 互为同位素 核素1 核素2 某种元素 …… 核素 （1）同位素（isotope) （3）同量异位素 （2）同中子异位素 核素（nuclide): Z和A都相同的原子核称为某种核素。 核子组分不同（Ｚ不同，Ｎ也不同）的各种原子核的统称 目前已知的元素（包括人工合成的）共107种，而核素却有2300多种 　质子数相同而中子数不同的一类核素，在元素周期表中处于相同的位置。 　中子数相同而质子数不同的一类核素 　质量数相同，质子数不同的一类核素 原子核按组成分为三类 3.原子核的大小 通过α粒子散射实验，证明原子核的形状近似球形，其半径小于10－15m,通过精确测定，原子核的半径同质量数的关系为： 其中R0是一个常数，为1.2×10-15m 原子核的体积为： 原子核的密度为： 因此，原子核的体积与核子数成正比，而各种原子核密度相同，与核子数无关 * 由核子构成的原子核，虽然质子间存在静电排斥力，却结合得非常紧密，因此核子间必然存在强大的吸引力，这种使核子紧密结合在一起的力称为核力。 现在某些方面至今还未认识清楚，从目前的理论和实事，可以说明核力具有以下性质： （4）核力与电荷无关 （1）核力是短程力 因为核力既能把带电的质子束缚在原子核中，也能把不带电的中子束缚在原子核中，促成质子和中子成双成对地结合。 核力的作用范围只有10-15m的数量级。 一个核子所能相互作用的其他核子的最大数目是有限制的。 （2）核力是强相互作用 （3）核力具有饱和性 （5）核力极短程内存在斥心力 核子不能无限靠近。 原子核既然是由质子和中子组成的，它的质量就应等于所有质子和中子的质量之和 实验测定表明：原子核的质量总小于组成它的核子质量之和，其质量差，即损失了一部分质量: 通常把这部分损失的质量，称为质量亏损(mass defect) 质能方程： 这个能量称为原子核的结合能（binding energy) 三、原子核的结合能及质量亏损 质子和中子组成核的过程中，有能量?E 释放出来。反之，要使原子核再分解为单个的质子和中子就必须吸收?E 的能量。 氘核吸收?E 能量后分解为质子和中子 ?E 氘 质子 中子 爱因斯坦 H 1 2 原子核的稳定性 原子核的结合能非常大，所以一般原子核都是非常稳定的系统。核子在结合成原子核时要放出大量的结合能，反之，如果想要使原子核内的核子重新分裂出来，需要供给同样多的能量。因此，核子结合过程释放的能量越大，其核就越稳定，（能量越低越稳定），对于不同的原子核其稳定性不相同。 通常用每个原子的平均结合能来反映原子核的稳定程度，即比结合能 核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。 核素中，原子序数很高的重元素，如铀（Ｕ）、镭（Ｒa）等，不稳定的原子核自发地过渡到稳定的原子核的变化过程称为原子核的衰变