Строение атомов и их ядер - Реферат

Как известно, все в мире состоит из молекул, которые представляют собой сложные комплексы взаимодействующих атомов. Атом, мельчайшая частица химического элемента, состоит из "тяжелого" ядра и вращающихся вокруг электронов. Эти частицы, называемые нуклонами, удерживаются в ядрах короткодействующими силами притяжения, возникающими за счет обменов мезонами, частицами меньшей массы.Ядра водорода, протоны, а также нейтроны, электроны (бета-частицы) и одиночные ядра гелия (называемые альфа-частицами), могут существовать автономно вне ядерных структур. Такие ядра или иначе элементарные частицы, двигаясь в пространстве и приближаясь к ядрам на расстояния порядка поперечных размеров ядер, могут взаимодействовать с ядрами, как говорят участвовать в реакции. При этом частицы могут захватываться ядрами, либо после столкновения - менять направление движения, отдавать ядру часть кинетической энергии.Радиоактивность вошла в сознание человечества всего лишь примерно 100 лет тому назад. Затем было установлено, что радиоактивность - это свойство испускать потоки заряженных альфа, бета и нейтральных гамма частиц. Различные комбинации нуклонов в ядрах управляются законами ядерных взаимодействий, взаимное положение и движения внутри ядер определяется действием короткодействующих ядерных сил. Известно,что существует некоторая зависимость между числом протонов и нейтронов в ядрах, в рамках которой реализуется стабильность ядер. Отклонение от этой "линии устойчивости ядер ", избыток числа нуклонов приводит к тому, что ядра атомов претерпевают радиоактивные превращения стремясь уменьшить степень отклонения и перейти к более стабильной конфигурации нуклонов.При этом испускаются новые частицы и освобождается энергия связи ядра, передаваемая осколкам деления. После акта захвата нейтрона, тяжелое ядро с вероятностью ~0,8 делится на две неравные по массе части, называемые осколками или продуктами деления. При этом испускаются - быстрые нейтроны/ (в среднем около 2,5 нейтронов на каждый акт деления), отрицательно заряженные бета-частиц и нейтральные гамма-кванты, а энергия связи частиц в ядре преобразуется в кинетическую энергию осколков деления, нейтронов и других частиц. После акта деления ядер рожденные при делении осколки ядер, будучи нестабильными, претерпевают ряд последовательных радиоактивных превращений и с некоторым запаздыванием испускают "запаздывающие" нейтроны, большое число альфа, бета и гамма-частиц. Дифференциальное уравнение превращений осколков деления можно записать в виде: где Ai - число ядер изотопа i в единице объема , Q(t) - число актов деления в единице объема в единицу времени в момент t, - выход изотопов Ai в акте деления, - константа радиоактивного распада изотопа Ai, - плотность потока нейтронов, - сечение поглощения нейтронов ядрами изотопа Ai , - константа перехода к-того изотопа в i-тый.Атомы и другие микросистемы ведут себя так, что, в случае если они предоставлены сами себе, в них протекают спонтанные процессы (главным образом, процессы излучения), при которых атомы стремятся перейти в состояние с минимальной энергией. Таким образом, когда мы говорим об атомах отвлеченно, вне каких-либо процессов (возбуждения, взаимодействия и т.п.), то их представляем находящимися в основных состояниях. Такая модель в качественном плане допустима и, конечно, очень удобна (так как атом водорода нами изучен и результаты его теории могут быть использованы) до тех пор, пока электронов в атоме мало и их взаимодействием можно пренебречь. Если проходить атомы в порядке возрастания у них числа электронов и учесть принцип запрета Паули, согласно которому в каждом квантовом состоянии может находиться лишь один электрон, то каждому значению n может соответствовать лишь электронов. Отдельные слои атомов обычно обозначаются буквами: самый нижний слой, соответствующий n = 1, называют К - слоем (или К - оболочкой), слой при n = 2 называют L - слоем (или L - оболочкой), слой при n = 3 - М - слоем, при n = 4 - N-слоем и так далее.После того, как было открыто, что атомы не являются неделимыми частицами, что они, по крайней мере, состоят из протонов и электронов, встал вопрос, как эти протоны и электроны объединены в единую структуру? В соответствии с кулоновскими силами протоны в этих ядрах должны были отталкиваться друг от друга, практика же свидетельствовала о прямо противоположном. Протоны в ядре связаны силами, при чем силами превосходящими кулоновские.

Содержание

Введение

1. Ядерные реакции

2. Радиоактивность

3. Деление ядер

4. Строение многоэлектронных атомов. Периодический закон Менделеева

Заключение

Список литературы