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第十四章 原子核与放射性 第1页，共24页，编辑于2022年，星期一 §14-1 原子核的结构和性质 一.原子核的组成 质子和中子统称为核子，原子核由Z个质子和 个中子构成。 原子核通常用质量数(A)和电荷数(Z)来表示.若某化学元素符号用X来表示，则该原子核表示为： 第2页，共24页，编辑于2022年，星期一 （1）同位素：Z相同而A不同的原子核称为同位素。同位素有稳定同位素和放射性同位素之分。 核素：Z和A都相同的原子核称为某种核素。 （2）同量异位素： A同而Z不同的原子核。 居里 居里夫人 原子核按组成分为三类： （3）同中子异位素： N同而Z不同的原子核。 第3页，共24页，编辑于2022年，星期一 二、原子核的大小和形状 (1) 原子核的大小 原子核的半径大约 10-14—10-15 m , 是原子 半径的 10-4— 10-5倍。 实验指出，核的体积正比于质量数A。若把原子核看作球体，则 在所有原子核中，核物质的密度是相同 第4页，共24页，编辑于2022年，星期一 （2）原子核的质量 原子核的电荷和质量 原子核的质量等于原子的质量减去核外电子的质量，由于核外电子的质量极小，原子核的质量与原子的质量相差极小。 原子核的质量等于质子的质量加中子的质量。 原子质量单位(u)：选碳的同位素 原子质量的1/12为一个原子质量单位（u）： 第5页，共24页，编辑于2022年，星期一 同位素 原子质量(u) 同位素 原子质量(u) 表20-1 几种同位素的原子质量 原子核的电荷和质量 第6页，共24页，编辑于2022年，星期一 半径分别为: 根据式(15-1)可以算得 核 原子核的大小和形状 第7页，共24页，编辑于2022年，星期一 例： 计算原子核物质密度。 解: 设原子核的质量、半径和密度分别 为m、R和 原子核的大小和形状 第8页，共24页，编辑于2022年，星期一 §15-2 原子核的放射性衰变 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： 1.原子核的结合能 根据爱因斯坦质能关系，可得原子核的结合能： mx=Zmp+(A-Z)mn 但实验测定的原子质量mx总是小于所有核子质量 之和，这一差值称为原子核的质量亏损： ?m=Zmp+(A-Z)mn-mX 第9页，共24页，编辑于2022年，星期一 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 ?E=(?m)c2=[Zmp+(A-Z)mn-mX]c2 原子核的结合能 爱因斯坦 第10页，共24页，编辑于2022年，星期一 原子结合能的计算 一原子质量单位 具有能量 质子质量 中子质量 核子平均结合能 原子核的结合能 第11页，共24页，编辑于2022年，星期一 例： 核子平均结合能 原子核的结合能 第12页，共24页，编辑于2022年，星期一 表20-3 原子核的结合能 核子的 比结合能 ?(MeV) 原子核的结合能 ?E(MeV) 核 核子的 比结合能 ?(MeV) 原子核的结能 ?E(MeV) 核 原子核的结合能 第13页，共24页，编辑于2022年，星期一 核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。 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。然而，不同原子核的稳定程度不同。 每个核子的平均结合能称为比结合能： 原子核的结合能 第14页，共24页，编辑于2022年，星期一 a.中等质量原子核的核子平均结合能较大 8.79MeV 8.47MeV 8.75MeV b.轻核和重核的核子平均结合能都较小 2.83MeV 7.5MeV 7.56MeV 原子核的结合能 第15页，共24页，编辑于20