كتل النوى الذرية. كيفية حساب الكتلة الذرية كيفية العثور على الكتلة الذرية للنواة

تهمة الأساسية

نواة أي ذرة مشحونة بشكل إيجابي. حامل الشحنة الموجبة هو البروتون. بما أن شحنة البروتون تساوي عدديًا شحنة الإلكترون $e$، يمكننا أن نكتب أن شحنة النواة تساوي $+Ze$ $Z$ هو عدد صحيح يشير إلى العدد الذري عنصر كيميائيالخامس الجدول الدوريالعناصر الكيميائية بقلم D. I. Mendeleev). يحدد الرقم $Z$ أيضًا عدد البروتونات في النواة وعدد الإلكترونات في الذرة. لذلك يطلق عليه العدد الذري للنواة. تعتبر الشحنة الكهربائية إحدى الخصائص الرئيسية للنواة الذرية، والتي تعتمد عليها الخواص البصرية والكيميائية وغيرها للذرات.

الكتلة الأساسية

خاصية أخرى مهمة للنواة هي كتلتها. عادة ما يتم التعبير عن كتلة الذرات والنوى بوحدات الكتلة الذرية (amu). من المعتاد اعتبار $1/12$ من كتلة نويدات الكربون $^(12)_6C$ وحدة كتلة ذرية:

حيث $N_A=6.022\cdot 10^(23)\ mol^-1$ هو رقم أفوجادرو.

وفقا لعلاقة أينشتاين $E=mc^2$، يتم التعبير عن كتلة الذرات أيضًا بوحدات الطاقة. بسبب ال:

• كتلة البروتون $m_p=1.00728\ amu=938.28\ MeV$,
• الكتلة النيوترونية $m_n=1.00866\ amu=939.57\ MeV$,
• كتلة الإلكترون $m_e=5.49\cdot 10^(-4)\ amu=0.511\ MeV$,

كما ترون، فإن كتلة الإلكترون صغيرة بشكل لا يكاد يذكر مقارنة بكتلة النواة، ثم كتلة النواة تتزامن تقريبا مع كتلة الذرة.

الكتلة تختلف عن الأعداد الصحيحة. الكتلة النووية، معبرا عنها في أمو. وتقريبه إلى عدد صحيح يسمى العدد الكتلي، ويرمز له بالحرف $A$ ويحدد عدد النيوكليونات في النواة. عدد النيوترونات في النواة هو $N=A-Z$.

لتعيين النوى، يتم استخدام الرمز $^A_ZX$، حيث يعني $X$ الرمز الكيميائي لعنصر معين. تسمى النوى الذرية التي لها نفس عدد البروتونات ولكن بأعداد كتلية مختلفة نظائر. وفي بعض العناصر يصل عدد النظائر المستقرة وغير المستقرة إلى العشرات، فمثلا اليورانيوم له نظائر $14$: من $^(227)_(92)U\ $ إلى $^(240)_(92)U$.

معظم العناصر الكيميائية الموجودة في الطبيعة عبارة عن خليط من عدة نظائر. إن وجود النظائر هو الذي يفسر حقيقة أن بعض العناصر الطبيعية لها كتل تختلف عن الأعداد الصحيحة. على سبيل المثال، يتكون الكلور الطبيعي من $75\%$ $^(35)_(17)Cl$ و$24\%$ $^(37)_(17)Cl$، وتبلغ كتلته الذرية $35.5$ a.u.m. في معظم الذرات، باستثناء الهيدروجين، يكون للنظائر نفس الخصائص الفيزيائية والفيزيائية تقريبًا الخواص الكيميائية. ولكن وراء خصائصها النووية الحصرية، تختلف النظائر بشكل كبير. يمكن أن يكون بعضها مستقرًا والبعض الآخر مشعًا.

تسمى النوى التي لها نفس الأعداد الكتلية، لكن قيم $Z$ مختلفة، إيزوبار، على سبيل المثال، $^(40)_(18)Ar$، $^(40)_(20)Ca$. تسمى النوى التي لها نفس العدد من النيوترونات بالنظائر المتساوية. يوجد بين النوى الخفيفة ما يسمى بأزواج النوى "المرآة". هذه هي أزواج من النوى يتم فيها تبديل الأرقام $Z$ و $A-Z$. من أمثلة هذه النوى $^(13)_6C\ $ و $^(13_7)N$ أو $^3_1H$ و $^3_2He$.

حجم النواة الذرية

بافتراض أن النواة الذرية كروية تقريبًا، يمكننا تقديم مفهوم نصف قطرها $R$. لاحظ أنه يوجد في بعض النوى انحراف طفيف عن التناظر في توزيع الشحنة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، فإن النوى الذرية ليست أنظمة ثابتة، ولكنها ديناميكية، ولا يمكن تمثيل مفهوم نصف قطر النواة على أنه نصف قطر الكرة. ولهذا السبب، يجب أن يؤخذ حجم النواة على أنه المنطقة التي تظهر فيها القوى النووية.

عند إنشاء النظرية الكمية لتشتت جسيمات $\alpha $ -، انطلق E. Rutherford من الافتراضات القائلة بأن النواة الذرية وجسيمات $\alpha $ - تتفاعل وفقًا لقانون كولومب، أي. أن المجال الكهربائي المحيط بالنواة له تماثل كروي. يحدث تشتت جسيم $\alpha $ بما يتوافق تمامًا مع صيغة رذرفورد:

يحدث هذا بالنسبة إلى $\alpha $ - الجسيمات التي تكون طاقتها $E$ صغيرة جدًا. في هذه الحالة، الجسيم غير قادر على التغلب على حاجز كولومب المحتمل وبالتالي لا يصل إلى منطقة عمل القوى النووية. مع زيادة طاقة الجسيم إلى قيمة حدودية معينة $E_(gr)$ $\alpha $ - يصل الجسيم إلى هذه الحدود. ثم في تشتت $\alpha $ - الجسيمات هناك انحراف عن صيغة رذرفورد. من العلاقة

تظهر التجارب أن نصف القطر $R$ للنواة يعتمد على عدد النيوكليونات التي تدخل النواة. يمكن التعبير عن هذا الاعتماد بالصيغة التجريبية:

حيث $R_0$ هو رقم ثابت، $A$ هو رقم جماعي.

يتم تحديد أحجام النوى تجريبيًا عن طريق تشتت البروتونات أو النيوترونات السريعة أو الإلكترونات عالية الطاقة. هناك عدد من الطرق غير المباشرة الأخرى لتحديد حجم النوى. وهي مبنية على العلاقة بين عمر $\alpha $ -- النوى المشعة وطاقة $\alpha $ -- الجسيمات الصادرة عنها؛ وعلى الخصائص البصرية لما يسمى بالذرات المتوسطة، حيث يتم التقاط إلكترون واحد مؤقتًا بواسطة الميون؛ من خلال مقارنة طاقة الربط لزوج من ذرات المرآة. تؤكد هذه الطرق الاعتماد التجريبي $R=R_0A^(1/3)$، وباستخدام هذه القياسات تم تحديد قيمة الثابت $R_0=\left(1.2-1.5\right)\cdot 10^(-15) \ م $.

لاحظ أيضًا أن وحدة المسافة في الفيزياء الذرية وفيزياء الجسيمات تؤخذ على أنها وحدة قياس "فيرمي"، وهي تساوي $(10)^(-15)\ m$ (1 f=$(10)^( -15)\ م )$.

تعتمد أنصاف أقطار النوى الذرية على العدد الكتلي لها وتتراوح من $2\cdot 10^(-15)\m\ إلى\\10^(-14)\ m$. إذا عبرنا عن $R_0$ من الصيغة $R=R_0A^(1/3)$ وكتبناها بالصيغة $\left(\frac(4\pi R^3)(3A)\right)=const$، ومن ثم يمكننا أن نرى أن كل نيوكليون يحتوي على نفس الحجم تقريبًا. وهذا يعني أن كثافة المادة النووية هي نفسها تقريبًا بالنسبة لجميع النوى. وبناءً على البيانات الموجودة حول أحجام النوى الذرية نجد القيمة المتوسطة لكثافة المادة النووية:

وكما نرى، فإن كثافة المادة النووية عالية جدًا. هذا بسبب عمل القوات النووية.

طاقة الاتصالات. عيب الكتلة النووية

عند مقارنة مجموع الكتل الباقية للنيوكليونات التي تشكل النواة مع كتلة النواة، لوحظ أنه بالنسبة لجميع العناصر الكيميائية فإن عدم المساواة التالية صحيح:

حيث $m_p$ هي كتلة البروتون، $m_n$ هي كتلة النيوترون، $m_я$ هي كتلة النواة. القيمة $\triangle m$، التي تعبر عن فرق الكتلة بين كتلة النيوكليونات التي تشكل النواة وكتلة النواة، تسمى عيب الكتلة النووية

ويمكن الحصول على معلومات مهمة حول خواص النواة دون الخوض في تفاصيل التفاعل بين نويات النواة، وذلك استناداً إلى قانون حفظ الطاقة وقانون التناسب بين الكتلة والطاقة. اعتمادًا على مقدار التغير المقابل في الكتلة $\triangle m$ نتيجة لأي تغيير في الكتلة $\triangle E$ $\triangle E=\triangle mc^2$)، ثم أثناء تكوين النواة يتم إطلاق كمية معينة من الطاقة. وفقا لقانون حفظ الطاقة، هناك حاجة إلى نفس الكمية من الطاقة لتقسيم النواة إلى الجزيئات المكونة لها، أي. تحرك النيوكليونات بعضها من بعض على نفس المسافات التي لا يوجد فيها أي تفاعل بينها. وتسمى هذه الطاقة طاقة الربط للنواة.

إذا كانت النواة تحتوي على بروتونات $Z$ وعدد كتلي $A$، فإن طاقة الارتباط تساوي:

ملاحظة 1

لاحظ أن هذه الصيغة ليست ملائمة تمامًا للاستخدام، لأنها لا تدرج الجداول كتل النوى، بل الكتل التي تحدد كتل الذرات المحايدة. ولذلك، لتسهيل الحسابات، يتم تحويل الصيغة بحيث تشمل كتل الذرات، وليس النوى. لهذا الغرض، على الجانب الأيمن من الصيغة، نجمع ونطرح كتلة $Z$ من الإلكترونات $(m_e)$. ثم

\c^2==\leftc^2.\]

$m_(()^1_1H)$ هي كتلة ذرة الهيدروجين، $m_a$ هي كتلة الذرة.

في الفيزياء النووية، غالبًا ما يتم التعبير عن الطاقة بالميجا إلكترون فولت (MeV). لو نحن نتحدث عنيا تطبيق عمليالطاقة النووية، وتقاس بالجول. في حالة مقارنة طاقة نواتين، يتم استخدام وحدة كتلة الطاقة - النسبة بين الكتلة والطاقة ($E=mc^2$). وحدة الكتلة من الطاقة (le$) تساوي الطاقة، والتي تقابل كتلة واحدة من amu. وهو يساوي $931,502$ MeV.

الصورة 1.

بالإضافة إلى الطاقة، تعتبر طاقة الارتباط المحددة مهمة - طاقة الارتباط التي تسقط على نيوكليون واحد: $w=E_(st)/A$. تتغير هذه القيمة ببطء نسبيًا مقارنة بالتغير في العدد الكتلي $A$، حيث تبلغ قيمة ثابتة تقريبًا $8.6$ MeV في الجزء الأوسط من النظام الدوري وتتناقص حتى حوافه.

على سبيل المثال، دعونا نحسب العيب الكتلي وطاقة الارتباط وطاقة الارتباط المحددة لنواة ذرة الهيليوم.

خلل جماعي

طاقة الربط بوحدة MeV: $E_(bv)=\triangle m\cdot 931.502=0.030359\cdot 931.502=28.3\ MeV$;

طاقة الربط المحددة: $w=\frac(E_(st))(A)=\frac(28.3\ MeV)(4\approx 7.1\ MeV).$

النواة الذريةهو الجزء المركزي من الذرة، ويتكون من البروتونات والنيوترونات (يُطلق عليهما معًا النيوكليونات).

تم اكتشاف النواة بواسطة إي رذرفورد في عام 1911 أثناء دراسة ناقل الحركة α -الجزيئات من خلال المادة. اتضح أن كتلة الذرة بأكملها تقريبًا (99.95٪) تتركز في النواة. حجم النواة الذرية هو في حدود 10 -1 3 -10 - 12 سم، وهو أصغر بـ 10000 مرة من حجم غلاف الإلكترون.

تم إسقاط النموذج الكوكبي للذرة الذي اقترحه إي. رذرفورد وملاحظته التجريبية لنواة الهيدروجين α جسيمات من نوى العناصر الأخرى (1919-1920) قادت العالم إلى فكرة بروتون. تم تقديم مصطلح البروتون في أوائل العشرينات من القرن العشرين.

بروتون (من اليونانية. البروتونات- أولا، الرمز ص) هو جسيم أولي مستقر، وهو نواة ذرة الهيدروجين.

بروتون- جسيم موجب الشحنة وشحنته المطلقة تساوي شحنة الإلكترون ه= 1.6 · 10 -1 9 سل. كتلة البروتون أكبر بـ 1836 مرة من كتلة الإلكترون. كتلة سكون البروتون السيد= 1.6726231 · 10 -27 كجم = 1.007276470 أمو

أما الجسيم الثاني الموجود في النواة فهو النيوترون.

النيوترون (من اللات. حيادي- لا هذا ولا الرمز الآخر ن) هو جسيم أولي ليس له شحنة، أي محايد.

كتلة النيوترون أكبر بـ 1839 مرة من كتلة الإلكترون. كتلة النيوترون تساوي تقريبًا (أكبر قليلًا) كتلة البروتون: الكتلة الباقية للنيوترون الحر م ن= 1.6749286 · 10 -27 كجم = 1.0008664902 صباحا وتتجاوز كتلة البروتون 2.5 مرة كتلة الإلكترون. النيوترون، إلى جانب البروتون تحت الاسم العام نيوكليونهو جزء من النوى الذرية.

تم اكتشاف النيوترون في عام 1932 من قبل طالب إي رذرفورد د. تشادويج أثناء قصف البريليوم α -حبيبات. أدى الإشعاع الناتج ذو القدرة العالية على الاختراق (الذي تغلب على حاجز مصنوع من لوحة رصاص بسمك 10-20 سم) إلى تكثيف تأثيره عند المرور عبر لوحة البارافين (انظر الشكل). إن تقييم طاقة هذه الجسيمات من المسارات في غرفة السحابة التي أجراها الزوجان جوليو-كوري والملاحظات الإضافية جعل من الممكن استبعاد الافتراض الأولي بأن هذا γ -الكميات. تم تفسير القدرة الأكبر على الاختراق للجسيمات الجديدة، والتي تسمى النيوترونات، على حيادها الكهربائي. بعد كل شيء، تتفاعل الجزيئات المشحونة بنشاط مع المادة وتفقد طاقتها بسرعة. تم التنبؤ بوجود النيوترونات بواسطة E. Rutherford قبل 10 سنوات من تجارب D. Chadwig. عندما ضرب α - تدخل جزيئات البريليوم فيحدث التفاعل التالي:

هذا هو رمز النيوترون. شحنتها صفر، وكتلتها الذرية النسبية تساوي الوحدة تقريبًا. النيوترون جسيم غير مستقر: نيوترون حر في زمن حوالي 15 دقيقة. يضمحل إلى بروتون وإلكترون ونيوترينو - وهو جسيم خالي من كتلة السكون.

بعد اكتشاف النيوترون من قبل ج. تشادويك في عام 1932، اقترح د. إيفانينكو وفي. هايزنبرغ بشكل مستقل نموذج البروتون والنيوترون (النوكليون) للنواة. ووفقا لهذا النموذج، تتكون النواة من البروتونات والنيوترونات. عدد البروتونات زيتزامن مع العدد الترتيبي للعنصر في جدول D.I. Mendeleev.

تهمة الأساسية سيتحدد بعدد البروتونات ز، المتضمنة في النواة، وهو مضاعف للقيمة المطلقة لشحنة الإلكترون ه:

س = +زي.

رقم زمُسَمًّى رقم شحنة النواةأو العدد الذري.

العدد الكتلي للنواة أهو العدد الإجمالي للنيوكليونات، أي البروتونات والنيوترونات الموجودة فيه. يشار إلى عدد النيوترونات في النواة بالحرف ن. إذن العدد الكتلي هو:

أ = ض + ن.

يتم تعيين عدد كتلة للنيوكليونات (البروتون والنيوترون) يساوي واحدًا، ويتم تعيين عدد كتلة للإلكترون صفرًا.

كما سهّل هذا الاكتشاف فكرة تكوين النواة النظائر.

النظائر (من اليونانية. iso- متساوون ومتطابقون و توبوا- المكان) هي أنواع من ذرات العنصر الكيميائي نفسه، تحتوي نواتها الذرية على نفس عدد البروتونات ( ز) وأعداد مختلفة من النيوترونات ( ن).

وتسمى نوى هذه الذرات أيضًا بالنظائر. النظائر هي النويداتعنصر واحد. النويدة (من اللات. نواة- النواة) - أي نواة ذرية (ذرة على التوالي) بأرقام معينة زو ن. التسمية العامة للنويدات هي ....... أين X- رمز العنصر الكيميائي، أ = ض + ن- العدد الكتلي .

تحتل النظائر نفس المكان في الجدول الدوري للعناصر، ومن هنا جاء اسمها. تختلف النظائر، كقاعدة عامة، بشكل كبير في خصائصها النووية (على سبيل المثال، في قدرتها على الدخول في التفاعلات النووية). الخواص الكيميائية (والفيزيائية بنفس القدر تقريبًا) للنظائر هي نفسها. ويفسر ذلك حقيقة أن الخواص الكيميائية للعنصر يتم تحديدها من خلال شحنة النواة، لأن هذه الشحنة هي التي تؤثر على بنية الغلاف الإلكتروني للذرة.

الاستثناء هو نظائر العناصر الخفيفة. نظائر الهيدروجين 1 ن — بروتيوم, 2 ن— الديوتيريوم, 3 ن — التريتيومتختلف كتلتها بشكل كبير بحيث تختلف خواصها الفيزيائية والكيميائية. الديوتيريوم مستقر (أي غير مشع) ويوجد كشوائب صغيرة (1: 4500) في الهيدروجين العادي. عندما يتحد الديوتيريوم مع الأكسجين، يتكون الماء الثقيل. عند الضغط الجوي العادي يغلي عند 101.2 درجة مئوية ويتجمد عند +3.8 درجة مئوية. التريتيوم β - مشع بنصف عمر حوالي 12 سنة.

جميع العناصر الكيميائية لها نظائر. تحتوي بعض العناصر على نظائر غير مستقرة (مشعة) فقط. تم الحصول على النظائر المشعة بشكل مصطنع لجميع العناصر.

نظائر اليورانيوم.يحتوي عنصر اليورانيوم على نظيرين - برقم كتلي 235 و238. النظير هو 1/140 فقط من النظير الأكثر شيوعًا.

من خلال دراسة مرور جسيم ألفا عبر رقائق الذهب الرقيقة (انظر القسم 6.2)، توصل إي. رذرفورد إلى استنتاج مفاده أن الذرة تتكون من نواة ثقيلة موجبة الشحنة وإلكترونات تحيط بها.

جوهر يسمى الجزء المركزي من الذرة,حيث تتركز كتلة الذرة بأكملها تقريبًا وشحنتها الموجبة.

في تكوين النواة الذرية متضمنة الجسيمات الأولية : البروتونات و النيوترونات (النيوكليونات من الكلمة اللاتينية نواة- جوهر). تم اقتراح نموذج البروتون النيوتروني للنواة من قبل الفيزيائي السوفيتي في عام 1932 د. ايفانينكو. يمتلك البروتون شحنة موجبة e + = 1.06 10 –19 C وكتلة ساكنة م ص= 1.673·10 –27 كجم = 1836 أنا. نيوترون ( ن) – جسيم محايد له كتلة ساكنة م ن= 1.675·10 –27 كجم = 1839 أنا(أين كتلة الإلكترون أنا، يساوي 0.91·10 –31 كجم). في التين. يوضح الشكل 9.1 بنية ذرة الهيليوم وفقًا لأفكار أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين.

تهمة الأساسية يساوي زي، أين ه- شحنة البروتون، ز- عدد تهمة، متساوي رقم سريعنصر كيميائي في الجدول الدوري للعناصر مندلييف، أي. عدد البروتونات في النواة . يشار إلى عدد النيوترونات في النواة ن. عادة ز > ن.

النوى المعروفة حاليا مع ز= 1 ل ز = 107 – 118.

عدد النيوكليونات في النواة أ = ز + نمُسَمًّى عدد جماعي . النوى مع نفسه ز، ولكن مختلفة أوتسمى النظائر. النوى ذلك، مع نفسه أيكون مختلفا ز، وتسمى إيزوبار.

يُشار إلى النواة بنفس رمز الذرة المحايدة، حيث X– رمز العنصر الكيميائي . على سبيل المثال: الهيدروجين ز= 1 له ثلاثة نظائر: – البروتيوم ( ز = 1, ن= 0)، - الديوتيريوم ( ز = 1, ن= 1)، - التريتيوم ( ز = 1, ن= 2)، يحتوي القصدير على 10 نظائر، وما إلى ذلك. في الأغلبية الساحقة، نظائر عنصر كيميائي واحد لها نفس الخصائص الكيميائية والفيزيائية المماثلة. في المجموع، هناك حوالي 300 نظير مستقر وأكثر من 2000 نظير طبيعي ومصطنع. النظائر المشعة.

يتميز حجم النواة بنصف قطر النواة، وهو ما له معنى تقليدي بسبب عدم وضوح حدود النواة. حتى E. Rutherford، تحليل تجاربه، أظهر أن حجم النواة حوالي 10-15 م (حجم الذرة هو 10-10 م). هناك صيغة تجريبية لحساب نصف قطر النواة:

,

(9.1.1)

أين ر 0 = (1.3 – 1.7)·10 –15 م، وهذا يدل على أن حجم النواة يتناسب مع عدد النيوكليونات.

تبلغ كثافة المادة النووية 1017 كجم/م3 وهي ثابتة بالنسبة لجميع النوى. إنه يتجاوز بشكل كبير كثافات المواد العادية الأكثر كثافة.

البروتونات والنيوترونات موجودة فرميونات، لأن لديك تدور ħ /2.

نواة الذرة لديها الزخم الزاوي الجوهري – الدوران النووي :

,

(9.1.2)

أين أنا – داخلي(مكتمل)تدور عدد الكم.

رقم أنايقبل القيم الصحيحة أو نصف العدد 0، 1/2، 1، 3/2، 2، إلخ. النوى مع حتى أيملك تدور عدد صحيح(في الوحدات ħ ) واتبع الإحصائيات بوس–أينشتاين(البوزونات). النوى مع غريب أيملك تدور نصف عدد صحيح(في الوحدات ħ ) واتبع الإحصائيات فيرمي–ديراك(أولئك. النوى - الفرميونات).

للجسيمات النووية لحظات مغناطيسية خاصة بها، والتي تحدد العزم المغناطيسي للنواة ككل. وحدة قياس العزم المغناطيسي للنواة هي المغنطون النووي μ السم:

.

(9.1.3)

هنا ه- القيمة المطلقة لشحنة الإلكترون، م ص- كتلة البروتون.

المغنطون النووي م ص/أنا= 1836.5 مرة أقل من مغناطيسي بور، ويترتب على ذلك يتم تحديد الخواص المغناطيسية للذرة من خلال الخواص المغناطيسية لإلكتروناتها .

هناك علاقة بين دوران النواة وعزمها المغناطيسي:

,

(9.1.4)

حيث γ السم – النسبة الجيرومغناطيسية النووية.

النيوترون لديه عزم مغناطيسي سلبي μ ن≈ – 1.913μ سم لأن اتجاه دوران النيوترون وعزمه المغناطيسي معاكسان. العزم المغناطيسي للبروتون موجب ويساوي μ ر≈ 2.793μ السم. يتزامن اتجاهه مع اتجاه دوران البروتون.

يكون توزيع الشحنة الكهربائية للبروتونات على النواة غير متماثل بشكل عام. مقياس انحراف هذا التوزيع عن التماثل الكروي هو العزم الكهربائي الرباعي للنواة س. إذا افترضنا أن كثافة الشحنة هي نفسها في كل مكان، إذن سيتحدد فقط من خلال شكل النواة. لذلك، من أجل الشكل الناقص للثورة

,

(9.1.5)

أين ب- نصف محور الشكل الإهليلجي على طول اتجاه الدوران، أ- نصف المحور في الإتجاه العمودي. بالنسبة للنواة الممتدة على طول اتجاه الدوران، ب > أو س> 0. بالنسبة للنواة المسطحة في هذا الاتجاه، ب < أو س < 0. Для сферического распределения заряда в ядре ب = أو س= 0. وهذا ينطبق على النوى ذات الدوران المغزلي الذي يساوي 0 أو ħ /2.

لعرض العروض التوضيحية، انقر فوق الارتباط التشعبي المناسب:

الكتلة الذريةهو مجموع كتل جميع البروتونات والنيوترونات والإلكترونات التي تشكل الذرة أو الجزيء. وبالمقارنة مع البروتونات والنيوترونات، فإن كتلة الإلكترونات صغيرة جدًا، لذلك لا تؤخذ بعين الاعتبار في الحسابات. على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا رسميًا، إلا أن المصطلح غالبًا ما يستخدم للإشارة إلى متوسط ​​الكتلة الذرية لجميع نظائر العنصر. وهذه في الواقع كتلة ذرية نسبية، وتسمى أيضًا الوزن الذريعنصر. الوزن الذري هو متوسط ​​الكتل الذرية لجميع نظائر العنصر الموجود في الطبيعة. يجب على الكيميائيين التفريق بين هذين النوعين من الكتلة الذرية عند القيام بعملهم - على سبيل المثال، قد تؤدي الكتلة الذرية غير الصحيحة إلى نتيجة غير صحيحة لحاصل التفاعل.

خطوات

إيجاد الكتلة الذرية من الجدول الدوري للعناصر

تعلم كيفية كتابة الكتلة الذرية.يمكن التعبير عن الكتلة الذرية، أي كتلة ذرة أو جزيء معين، بوحدات النظام الدولي القياسية (SI) - الجرام والكيلوجرام وما إلى ذلك. ومع ذلك، نظرًا لأن الكتل الذرية المعبر عنها بهذه الوحدات صغيرة للغاية، فغالبًا ما يتم كتابتها بوحدات الكتلة الذرية الموحدة، أو amu للاختصار. – وحدات الكتلة الذرية . وحدة الكتلة الذرية الواحدة تساوي 1/12 كتلة النظير القياسي الكربون-12.

• وحدة الكتلة الذرية تميز الكتلة مول واحد من عنصر معين بالجرام. هذه القيمة مفيدة جدًا في الحسابات العملية، حيث يمكن استخدامها لتحويل كتلة عدد معين من الذرات أو جزيئات مادة معينة بسهولة إلى مولات، والعكس صحيح.

1. أوجد الكتلة الذرية في الجدول الدوري.تحتوي معظم الجداول الدورية القياسية على الكتل الذرية (الأوزان الذرية) لكل عنصر. عادة، يتم إدراجها كرقم في أسفل خلية العنصر، أسفل الحروف التي تمثل العنصر الكيميائي. عادةً لا يكون هذا عددًا صحيحًا، بل كسرًا عشريًا.

   تذكر أن الجدول الدوري يعطي متوسط ​​الكتل الذرية للعناصر.كما ذكرنا سابقًا، فإن الكتل الذرية النسبية لكل عنصر في الجدول الدوري هي متوسط ​​كتل جميع نظائر الذرة. تعتبر هذه القيمة المتوسطة ذات قيمة للعديد من الأغراض العملية: على سبيل المثال، يتم استخدامها في حساب الكتلة المولية للجزيئات التي تتكون من عدة ذرات. ومع ذلك، عندما تتعامل مع ذرات فردية، فإن هذه القيمة عادة لا تكون كافية.

   • وبما أن متوسط ​​الكتلة الذرية هو متوسط ​​عدة نظائر، فإن القيمة الموضحة في الجدول الدوري ليست كذلك دقيققيمة الكتلة الذرية لأي ذرة واحدة.
   • يجب حساب الكتل الذرية للذرات الفردية مع الأخذ بعين الاعتبار العدد الدقيق للبروتونات والنيوترونات في الذرة الواحدة.

   حساب الكتلة الذرية للذرة الفردية

   1. أوجد العدد الذري لعنصر معين أو نظائره.العدد الذري هو عدد البروتونات الموجودة في ذرات العنصر ولا يتغير أبدًا. على سبيل المثال، جميع ذرات الهيدروجين، و فقطلديهم بروتون واحد. العدد الذري للصوديوم هو 11 لأنه يحتوي على أحد عشر بروتونًا في نواته، بينما العدد الذري للأكسجين هو ثمانية لأنه يحتوي على ثمانية بروتونات في نواته. يمكنك العثور على العدد الذري لأي عنصر في الجدول الدوري - في جميع إصداراته القياسية تقريبًا، يُشار إلى هذا الرقم أعلى حرف العنصر الكيميائي. العدد الذري هو دائما عدد صحيح موجب.

      • لنفترض أننا مهتمون بذرة الكربون. تحتوي ذرات الكربون دائما على ستة بروتونات، لذلك نعلم أن عددها الذري هو 6. وبالإضافة إلى ذلك، نرى أنه في الجدول الدوري، في أعلى الخلية التي تحتوي على الكربون (C) يوجد الرقم "6"، مما يدل على أن العدد الذري عدد الكربون هو ستة
      • لاحظ أن العدد الذري لعنصر ما لا يرتبط بشكل فريد بكتلته الذرية النسبية في الجدول الدوري. على الرغم من أنه، خاصة بالنسبة للعناصر الموجودة في أعلى الجدول، قد يبدو أن الكتلة الذرية للعنصر هي ضعف العدد الذري، إلا أنه لا يتم حسابها أبدًا عن طريق ضرب العدد الذري في اثنين.

   2. أوجد عدد النيوترونات الموجودة في النواة.يمكن أن يختلف عدد النيوترونات باختلاف ذرات نفس العنصر. عندما يكون لذرتين من نفس العنصر نفس العدد من البروتونات أعداد مختلفة من النيوترونات، فإنهما يكونان نظائر مختلفة لذلك العنصر. على عكس عدد البروتونات، الذي لا يتغير أبدًا، فإن عدد النيوترونات في ذرات عنصر معين يمكن أن يتغير غالبًا، لذلك يتم كتابة متوسط ​​الكتلة الذرية لعنصر ما ككسر عشري بقيمة تقع بين رقمين صحيحين متجاورين.

      اجمع عدد البروتونات والنيوترونات.وستكون هذه الكتلة الذرية لهذه الذرة. تجاهل عدد الإلكترونات التي تحيط بالنواة - كتلتها الإجمالية صغيرة للغاية، لذا ليس لها أي تأثير تقريبًا على حساباتك.

   حساب الكتلة الذرية النسبية (الوزن الذري) للعنصر

   1. تحديد النظائر الموجودة في العينة.يحدد الكيميائيون غالبًا نسب النظائر لعينة معينة باستخدام أداة خاصة تسمى مطياف الكتلة. لكن في التدريب، سيتم توفير هذه البيانات لك في الواجبات والاختبارات وما إلى ذلك على شكل قيم مأخوذة من الأدبيات العلمية.

      • في حالتنا، لنفترض أننا نتعامل مع نظيرين: الكربون 12 والكربون 13.

   2. تحديد الوفرة النسبية لكل نظير في العينة.لكل عنصر، توجد نظائر مختلفة بنسب مختلفة. يتم التعبير عن هذه النسب دائمًا كنسب مئوية. بعض النظائر شائعة جدًا، في حين أن البعض الآخر نادر جدًا - وفي بعض الأحيان نادر جدًا بحيث يصعب اكتشافه. يمكن تحديد هذه القيم باستخدام قياس الطيف الكتلي أو العثور عليها في كتاب مرجعي.

      • لنفترض أن تركيز الكربون-12 هو 99% والكربون-13 هو 1%. نظائر الكربون الأخرى حقًاموجودة، ولكن بكميات صغيرة جدا في هذه الحالةيمكن إهمالها.

   3. اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في تركيزه في العينة.اضرب الكتلة الذرية لكل نظير في النسبة المئوية لوفرة (معبر عنها بالكسر العشري). لتحويل النسب المئوية إلى عدد عشري، ما عليك سوى قسمتها على 100. يجب دائمًا أن يكون مجموع التركيزات الناتجة 1.

      • تحتوي عينتنا على الكربون 12 والكربون 13. إذا كان الكربون-12 يشكل 99% من العينة والكربون-13 يشكل 1%، فاضرب 12 (الكتلة الذرية للكربون-12) في 0.99 و13 (الكتلة الذرية للكربون-13) في 0.01.
      • تعطي الكتب المرجعية نسبًا مئوية بناءً على الكميات المعروفة لجميع نظائر عنصر معين. تحتوي معظم كتب الكيمياء المدرسية على هذه المعلومات في جدول في نهاية الكتاب. بالنسبة للعينة قيد الدراسة، يمكن أيضًا تحديد التركيزات النسبية للنظائر باستخدام مطياف الكتلة.

   4. قم بإضافة النتائج.قم بتلخيص نتائج الضرب التي حصلت عليها في الخطوة السابقة. نتيجة لهذه العملية، ستجد الكتلة الذرية النسبية للعنصر الخاص بك - متوسط ​​قيمة الكتل الذرية لنظائر العنصر المعني. عندما يتم النظر إلى عنصر ككل، بدلاً من نظير محدد لعنصر معين، يتم استخدام هذه القيمة.

      • في مثالنا، 12 × 0.99 = 11.88 للكربون-12، و13 × 0.01 = 0.13 للكربون-13. الكتلة الذرية النسبية في حالتنا هي 11.88 + 0.13 = 12,01 .
   • بعض النظائر أقل استقرارًا من غيرها: فهي تتحلل إلى ذرات عناصر تحتوي على عدد أقل من البروتونات والنيوترونات في النواة، مما يؤدي إلى إطلاق الجسيمات التي تشكل النواة الذرية. وتسمى هذه النظائر المشعة.

كيفية العثور على كتلة نواة الذرة؟ وحصلت على أفضل إجابة

الرد من نينا مارتوشوفا[المعلم]

أ = رقم ع + رقم ن. أي أن كتلة الذرة بأكملها تتركز في النواة، لأن كتلة الإلكترون لا تذكر، تساوي 11800 أ. em، في حين أن كتلة كل من البروتون والنيوترون تبلغ وحدة كتلة ذرية واحدة. الكتلة الذرية النسبية هي رقم كسري لأنها تمثل الوسط الحسابي للكتل الذرية لجميع نظائر عنصر كيميائي معين، مع الأخذ في الاعتبار وفرتها في الطبيعة.

الإجابة من يوهمت[المعلم]
خذ كتلة الذرة واطرح منها كتلة جميع الإلكترونات.

الإجابة من فلاديمير سوكولوف[المعلم]
اجمع كتلة جميع البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة. سوف تحصل على الكثير من المال.

الإجابة من داشكا[مبتدئ]
الجدول الدوري للمساعدة

الإجابة من اناستازيا دوراكوفا[نشيط]
أوجد قيمة الكتلة النسبية للذرة في الجدول الدوري، وقربها إلى أقرب عدد صحيح - ستكون هذه كتلة النواة الذرية. تتكون الكتلة النووية، أو العدد الكتلي للذرة، من عدد البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة
أ = رقم ع + رقم ن. أي أن كتلة الذرة بأكملها تتركز في النواة، لأن كتلة الإلكترون لا تذكر، تساوي 11800 أ. em، في حين أن كتلة كل من البروتون والنيوترون تبلغ وحدة كتلة ذرية واحدة. الكتلة الذرية النسبية هي رقم كسري لأنها تمثل الوسط الحسابي للكتل الذرية لجميع نظائر عنصر كيميائي معين، مع الأخذ في الاعتبار وفرتها في الطبيعة. الجدول الدوري للمساعدة

الإجابة من 3 إجابات[المعلم]

مرحبًا! فيما يلي مجموعة مختارة من المواضيع التي تحتوي على إجابات لسؤالك: كيف يمكنك العثور على كتلة نواة الذرة؟