¿Cuál es la carga positiva del núcleo de un átomo? Núcleo atómico: carga del núcleo

Desde modelo planetario la estructura de los átomos, sabemos que un átomo es un núcleo y una nube de electrones que gira a su alrededor. Además, la distancia entre los electrones y el núcleo es decenas y cientos de miles de veces mayor que el tamaño del núcleo mismo.

¿Qué es el núcleo en sí mismo? ¿Es una bola pequeña, sólida e indivisible o está formada por partículas más pequeñas? Ni un solo microscopio existente en el mundo es capaz de mostrarnos claramente lo que está sucediendo a este nivel. Allí todo es demasiado pequeño. ¿Entonces que hacer? ¿Es posible siquiera estudiar la física del núcleo atómico? ¿Cómo conocer la composición y características de un núcleo atómico si no hay forma de estudiarlo?

Carga nuclear de un átomo

Los experimentos indirectos más diversos, expresando hipótesis y probándolas en la práctica, mediante prueba y error, los científicos lograron investigar la estructura del núcleo atómico. Resultó que el núcleo consta de partículas aún más pequeñas. El tamaño del núcleo, su carga y Propiedades químicas sustancias. Además, estas partículas tienen una carga positiva, que compensa la carga negativa de los electrones del átomo. Estas partículas se llamaron protones. Su número en el estado normal es siempre igual al número de electrones. La cuestión de cómo determinar la carga del núcleo ya no estaba en pie. La carga del núcleo de un átomo en estado neutro es siempre igual al número de electrones que giran a su alrededor y es de signo opuesto a la carga de los electrones. Y los físicos ya han aprendido a determinar el número y la carga de los electrones.

La estructura del núcleo atómico: protones y neutrones.

Sin embargo, en el proceso de investigación adicional, nuevo problema... Resultó que los protones, que tienen la misma carga, en algunos casos difieren en la mitad de su masa. Esto generó muchas preguntas y desacuerdos. Al final, se pudo establecer que en el núcleo atómico, además de los protones, también hay algunas partículas que son prácticamente iguales a los protones en masa, pero que no tienen carga alguna. Estas partículas se llamaron neutrones. La detección de neutrones resolvió todas las inconsistencias en los cálculos. Como resultado, los protones y neutrones, como elementos constituyentes del núcleo, se denominaron nucleones. El cálculo de cualquier valor relacionado con las características del núcleo se ha vuelto mucho más fácil de entender. Los neutrones no participan en la formación de una carga nuclear, por lo tanto, su influencia en las propiedades químicas de una sustancia prácticamente no se manifiesta, sin embargo, los neutrones participan en la formación de una masa de núcleos, respectivamente, afectan las propiedades gravitacionales de una sustancia. núcleo atómico. Por tanto, existe algún efecto indirecto de los neutrones sobre las propiedades de la materia, pero es extremadamente insignificante.

Los átomos de cualquier sustancia son partículas eléctricamente neutras. Un átomo consta de un núcleo y una colección de electrones. El núcleo tiene una carga positiva, cuya carga total es igual a la suma de las cargas de todos los electrones del átomo.

Información general sobre la carga nuclear de un átomo.

La carga del núcleo de un átomo determina la ubicación de un elemento en sistema periódico DI. Mendeleev y, en consecuencia, las propiedades químicas de una sustancia que consta de estos átomos y compuestos de estas sustancias. La magnitud de la carga del núcleo es igual a:

donde Z es el número del elemento en la tabla periódica, e es el valor de la carga del electrón o.

Elementos con los mismos números Z, pero las diferentes masas atómicas se denominan isótopos. Si los elementos tienen el mismo Z, entonces su núcleo tiene el mismo número de protones, y si las masas atómicas son diferentes, entonces el número de neutrones en los núcleos de estos átomos es diferente. Entonces, el hidrógeno tiene dos isótopos: deuterio y tritio.

Los núcleos de los átomos tienen carga positiva, ya que están formados por protones y neutrones. Un protón es una partícula estable que pertenece a la clase de hadrones, que es el núcleo de un átomo de hidrógeno. Un protón es una partícula cargada positivamente. Su carga es igual en valor absoluto a la carga elemental, es decir, la magnitud de la carga del electrón. La carga de un protón a menudo se denota como, entonces se puede escribir que:

La masa en reposo del protón () es aproximadamente igual a:

Puede obtener más información sobre el protón leyendo la sección "Carga del protón".

Experimentos de medición de carga nuclear

Moseley fue el primero en medir cargas nucleares en 1913. Las mediciones fueron indirectas. El científico ha identificado la relación entre la frecuencia radiografía() y la carga del núcleo Z.

donde C y B son constantes independientes del elemento para la serie de radiación considerada.

Chadwick midió la carga nuclear directamente en 1920. Dispersó partículas en películas de metal, esencialmente repitiendo los experimentos de Rutherford que llevaron a Rutherford a construir modelo nuclearátomo.

En estos experimentos, las partículas se hicieron pasar a través de una fina lámina metálica. Rutherford descubrió que en la mayoría de los casos las partículas pasaban a través de la lámina, desviándose en pequeños ángulos de la dirección de movimiento original. Esto se debe al hecho de que - las partículas se desvían bajo la influencia de las fuerzas eléctricas de los electrones, que tienen una masa mucho más pequeña que - las partículas. A veces, en muy raras ocasiones, las partículas se desvían en ángulos superiores a 90 °. Rutherford explicó este hecho por la presencia en el átomo de una carga que se localiza en un pequeño volumen, y esta carga está asociada a una masa mucho mayor que la de una partícula.

Para una descripción matemática de los resultados de sus experimentos, Rutherford derivó una fórmula que determina distribución angular- partículas después de su dispersión por átomos. Al derivar esta fórmula, el científico utilizó la ley de Coulomb para cargas puntuales y al mismo tiempo creyó que la masa del núcleo de un átomo es mucho mayor que la masa de una partícula. La fórmula de Rutherford se puede escribir como:

donde n es el número de núcleos de dispersión por unidad de área de la hoja; N es el número de partículas que pasan en 1 segundo a través de una unidad de área, perpendicular a la dirección del flujo de partículas; - el número de partículas que se dispersan dentro del ángulo sólido - la carga del centro de dispersión; - masa - partículas; - ángulo de deflexión - de partículas; v - velocidad - partículas.

La fórmula de Rutherford (3) se puede usar para encontrar la carga del núcleo atómico (Z), si comparamos el número de partículas incidentes (N) con el número (dN) de partículas dispersas en ángulo, entonces la función dependerá solo sobre la carga del núcleo de dispersión. Llevando a cabo experimentos y aplicando la fórmula de Rutherford, Chadwick encontró las cargas de los núcleos de platino, plata y cobre.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

Ejercicio

Se irradia una placa de metal con partículas de alta velocidad. Algunas de estas partículas, al interactuar elásticamente con los núcleos de los átomos metálicos, cambian la dirección de su movimiento al contrario. ¿Cuál es la carga del núcleo de átomos metálicos (q), si la distancia mínima de aproximación de la partícula y el núcleo es igual a r. La masa de una partícula es igual a su velocidad v. Al resolver el problema, se pueden descuidar los efectos relativistas. Considere las partículas como puntos, el núcleo como inmóvil y puntiagudo.

Solución

Hagamos un dibujo.

Moviéndose en la dirección del núcleo atómico, la partícula supera la fuerza de Coulomb, que la repele del núcleo, ya que la partícula y el núcleo tienen cargas positivas. La energía cinética de una partícula en movimiento se convierte en energía potencial de interacción entre el núcleo de un átomo metálico y una partícula. La ley de conservación de la energía debe tomarse como base para resolver el problema:

Encontramos la energía potencial de las partículas cargadas puntualmente como:

donde la carga de - partículas es igual a: ya que y - de partículas es el núcleo de un átomo de helio, que consta de dos protones y dos neutrones, ya que asumiremos que el experimento se realiza en aire.

La energía cinética de una partícula antes de chocar con un núcleo atómico es igual a:

De acuerdo con (1.1), equiparamos los lados derechos de las expresiones (1.2) y (1.3), tenemos:

De la fórmula (1.4) expresamos la carga nuclear:

Respuesta

Cualquier ciencia se basa en algo pequeño e importante. En biología, es una célula, en lingüística - letra y sonido, en ingeniería - un engranaje, en construcción - un pequeño agujero, y para química y física, lo más importante es un átomo, su estructura.

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Un átomo es la partícula más pequeña de todo lo que nos rodea, que lleva toda la información necesaria, una partícula que determina características y cargas. Por mucho tiempo Los científicos pensaban que era indivisible, uno, pero durante largas horas, días, meses y años se realizaron estudios, estudios y experimentos, que demostraron que el átomo también tiene su propia estructura. En otras palabras, esta bola microscópica consta de componentes aún más pequeños que afectan el tamaño de su núcleo, propiedades y carga. La estructura de estas partículas es la siguiente:

electrones
el núcleo del átomo.

Estos últimos también se pueden dividir en partes muy elementales, que en ciencia se denominan protones y neuronas, de las que hay un número claro en cada caso.

El número de protones en el núcleo indica la estructura de la capa, que está formada por electrones. Este caparazón, a su vez, contiene todas las propiedades necesarias de un determinado material, sustancia u objeto. Es muy sencillo calcular la suma de protones: basta con conocer el número ordinal de la parte más pequeña de una sustancia (átomo) en la conocida tabla periódica. Este valor también se llama número atómico y se denota con la letra latina "Z". Es importante recordar que los protones tienen carga positiva y, por escrito, este valor se define como +1.

Las neuronas son el segundo constituyente del núcleo de un átomo. Es una partícula subatómica elemental que no lleva carga alguna, a diferencia de los electrones o protones. Las neuronas fueron descubiertas en 1932 por J. Chadwick, por lo que, 3 años después, recibió Premio Nobel... En libros de texto y trabajos científicos se les conoce como el carácter latino "n".

El tercer constituyente de un átomo es un electrón, que se encuentra en un movimiento monótono alrededor del núcleo, creando así una nube. Es esta partícula la más ligera de todas las conocidas. ciencia moderna, lo que significa que su carga también es la más pequeña. El electrón en la letra se denota de -1.

Es la combinación de partículas positivas y negativas en la estructura lo que hace que el átomo sea una partícula sin carga o con carga neutra. El núcleo versus dimensiones totales de todo el átomo, muy pequeño, pero es en él donde se concentra todo el peso, lo que indica su alta densidad.

¿Cómo determinar la carga del núcleo de un átomo?

Para determinar la carga del núcleo de un átomo, es necesario tener una buena comprensión de la estructura, la estructura del átomo en sí y su núcleo, comprender las leyes básicas de la física y la química, y también tener una tabla periódica al servicio de determinar el número atómico elemento químico.

El conocimiento de que una partícula microscópica de cualquier sustancia tiene un núcleo y electrones en su estructura, que crean una envoltura similar a una nube a su alrededor. El núcleo, a su vez, incluye dos tipos de partículas elementales indivisibles: protones y neuronas, cada una de las cuales tiene sus propias propiedades y características. Las neuronas no tienen carga electrónica en su arsenal. Esto significa que su carga no es ni mayor ni menor que cero. Los protones, a diferencia de sus contrapartes, tienen una carga positiva. En otras palabras, su carga eléctrica se puede denotar como +1.
Los electrones, que son parte integral de cada átomo, también transportan cierto tipo carga eléctrica... Son partículas elementales cargadas negativamente y, por escrito, se definen como -1.
Para calcular la carga de un átomo, necesita conocimiento sobre su estructura (acabamos de recordar la información necesaria), el número de partículas elementales en la composición. Y para averiguar la suma de la carga de un átomo, debe sumar matemáticamente el número de algunas partículas (protones) a otras (electrones). Por lo general, la característica de un átomo indica que es un electrón neutro. En otras palabras, el valor de los electrones es igual al número de protones. La conclusión es que el valor de la carga de dicho átomo es cero.
Un matiz importante: hay situaciones en las que el número de partículas elementales cargadas positiva y negativamente en el núcleo puede no ser igual. Esto sugiere que el átomo se convierte en un ion con carga positiva o negativa.

La notación para el núcleo de un átomo en el campo científico se parece a Ze. Es bastante sencillo descifrar esto: Z es el número que se asigna a un elemento en la conocida tabla periódica, también se le llama un número ordinal o de carga. E indica el número de protones en el núcleo de un átomo, ye es solo la carga de un protón.

En la ciencia moderna, hay núcleos con significado diferente cargos: de 1 a 118.

Uno mas concepto importante Necesitas saber jóvenes químicos- número de masa. Este concepto indica la cantidad total de carga de nucleones (estos son los componentes más pequeños del núcleo de un átomo de un elemento químico). Y puede encontrar este número si usa la fórmula: A = Z + norte donde A es el número de masa deseado, Z es el número de protones y N es el valor de los neutrones en el núcleo.

¿Cuál es la carga del núcleo de un átomo de bromo?

Para demostrar en la práctica cómo encontrar la carga de un átomo del elemento requerido (en nuestro caso, bromo), vale la pena consultar la tabla periódica de elementos químicos y encontrar bromo allí. Su número ordinal es 35. Esto significa que la carga de su núcleo también es 35, ya que depende del número de protones en el núcleo. Y el número de protones está indicado por el número bajo el cual se encuentra el elemento químico en la gran obra de Mendeleev.

Aquí hay algunos ejemplos más para que sea más fácil para los químicos jóvenes calcular los datos necesarios en el futuro:

la carga nuclear del átomo de sodio (na) es 11, ya que es bajo este número que se puede encontrar en la tabla de elementos químicos.
la carga del núcleo de fósforo (cuya designación simbólica es P) tiene un valor de 15, porque hay exactamente tantos protones en su núcleo;
el azufre (con la designación gráfica S) es vecino según la tabla del elemento anterior, por lo tanto, tiene una carga de núcleo de 16;
el hierro (y lo podemos encontrar en la notación Fe) es el número 26, que indica el mismo número de protones en su núcleo, y por tanto la carga del átomo;
el carbono (también conocido como C) está por debajo del sexto número de la tabla periódica, lo que indica la información que necesitamos;
el magnesio tiene un número atómico 12, y en el simbolismo internacional se lo conoce como Mg;
el cloro en la tabla periódica, donde se escribe como Cl, es el número 17, por lo tanto, su número atómico (es decir, lo necesitamos) es el mismo: 17;
el calcio (Ca), que es tan beneficioso para los organismos jóvenes, lo encontramos en el número 20;
la carga del núcleo del átomo de nitrógeno (con la designación escrita N) es 7, es en esta cola que se presenta en la tabla periódica;
el bario está en el número 56, que es igual a su masa atómica;
el elemento químico selenio (Se) tiene 34 protones en su núcleo, y esto muestra que esta es exactamente la carga del núcleo de su átomo;
la plata (o en la notación escrita Ag) tiene un número de serie y una masa atómica de 47;
si necesita conocer la carga del núcleo de un átomo de litio (Li), entonces debe dirigirse al comienzo de la gran obra de Mendeleev, donde se encuentra en el número 3;
aurum o todos nosotros amados oro (Au) tiene una masa atómica de 79;
para el argón, este valor es 18;
El rubidio tiene una masa atómica de 37, mientras que la del estroncio es de 38.

Es posible enumerar todos los componentes de la tabla periódica de Mendeleev durante mucho tiempo, porque hay muchos de ellos (estos componentes). Lo principal es que la esencia de este fenómeno es clara, y si necesita calcular el número atómico de potasio, oxígeno, silicio, zinc, aluminio, hidrógeno, berilio, boro, flúor, cobre, flúor, arsénico, mercurio, neón. , manganeso, titanio, entonces solo tienes que consultar la tabla de elementos químicos y averiguar el número de serie de una sustancia en particular.

Belkin I.K. Carga nuclear y tabla periódica de elementos de Mendeleev // Kvant. - 1984. - No. 3. - S. 31-32.

Por acuerdo especial con el consejo editorial y los editores de la revista Kvant.

Las ideas modernas sobre la estructura del átomo surgieron en 1911-1913, después de los famosos experimentos de Rutherford sobre la dispersión de partículas alfa. En estos experimentos se demostró que α -partículas (su carga es positiva), que caen sobre una fina lámina de metal, a veces se desvían en grandes ángulos e incluso se arrojan hacia atrás. Esto solo podría explicarse por el hecho de que la carga positiva en el átomo se concentra en un volumen insignificante. Si la representamos en forma de bola, entonces, como estableció Rutherford, el radio de esta bola debería ser aproximadamente 10-14-10-15 m, que son decenas y cientos de miles de veces. tamaños más pequeñosátomo en su conjunto (~ 10-10 m). Sólo cerca de una carga positiva tan pequeña puede haber campo eléctrico capaz de descartar α -partícula que se precipita a una velocidad de unos 20.000 km / s. Esta parte del átomo que Rutherford llamó núcleo atómico.

Así surgió la idea de que el átomo de cualquier sustancia consta de un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente, cuya existencia en los átomos se estableció anteriormente. Obviamente, dado que el átomo en su conjunto es eléctricamente neutro, la carga del núcleo debe ser numéricamente carga igual todos los electrones del átomo. Si denotamos el módulo de carga del electrón con la letra mi(carga elemental), luego la carga q mi núcleo debería ser igual q yo = Ze, donde Z- un número entero igual al número de electrones en un átomo. Pero cual es el numero Z? Cual es el cargo q¿Soy núcleo?

A partir de los experimentos de Rutherford, que permitieron establecer las dimensiones del núcleo, en principio, es posible determinar la magnitud de la carga nuclear. Después de todo, el campo eléctrico arroja α -partícula depende no solo del tamaño, sino también de la carga del núcleo. Y Rutherford realmente calculó la carga nuclear. Según Rutherford, la carga del núcleo de un átomo de uno u otro elemento químico es aproximadamente igual a la mitad de su masa atómica relativa. A multiplicado por la carga elemental mi, es decir

\ (~ Z = \ frac (1) (2) A \).

Pero, curiosamente, la verdadera carga del núcleo no fue establecida por Rutherford, sino por uno de los lectores de sus artículos e informes, el científico holandés Van den Bruck (1870-1926). Es extraño porque Van den Brook por educación y profesión no era físico, sino abogado.

¿Por qué Rutherford, al evaluar las cargas de los núcleos atómicos, las correlacionó con las masas atómicas? El hecho es que cuando en 1869 DI Mendeleev creó la tabla periódica de elementos químicos, ordenó los elementos en el orden creciente de sus masas atómicas relativas. Y durante los últimos cuarenta años, todo el mundo se ha acostumbrado al hecho de que la mayoría característica importante elemento químico - su relativo masa atomica que es ella quien distingue un elemento de otro.

Mientras tanto, fue en esta época, a principios del siglo XX, cuando surgieron las dificultades con el sistema de elementos. Durante el estudio del fenómeno de la radiactividad, se descubrieron varios elementos radiactivos nuevos. Y para ellos en el sistema de Mendeleev, como si no hubiera lugar. Parecía que el sistema de Mendeleev requería un cambio. Esto era lo que más preocupaba a Van den Brook. A lo largo de varios años, se les ofrecieron varias opciones para un sistema ampliado de elementos, en el que habría suficiente espacio no solo para elementos estables no descubiertos (el propio DI Mendeleev "se encargó" de los lugares para ellos), sino también para elementos radiactivos. La última versión de Van den Brook se publicó a principios de 1913, tenía 120 asientos y la celda número 118 ocupada por uranio.

En el mismo año, 1913, se publicaron los resultados de las últimas investigaciones sobre la dispersión. α -partículas en grandes ángulos, realizadas por los colaboradores de Rutherford, Geiger y Marsden. Al analizar estos resultados, Van den Brook hizo un descubrimiento importante. Estableció que el número Z en la formula q yo = Ze es igual no a la mitad de la masa relativa de un átomo de un elemento químico, pero su número ordinal... Y, además, el número ordinal del elemento en el sistema de Mendeleev, y no en el suyo, Van den Bruck, sistema de 120 asientos. ¡Resulta que el sistema de Mendeleev no necesitaba ser cambiado!

De la idea de Van den Brook se deduce que cada átomo consta de un núcleo atómico, cuya carga es igual al número ordinal del elemento correspondiente en el sistema de Mendeleev, multiplicado por la carga elemental, y los electrones, el número de los cuales en el átomo también es igual al número ordinal del elemento. (Un átomo de cobre, por ejemplo, consta de un núcleo con una carga igual a 29 mi, y 29 electrones.) Quedó claro que D.I. En consecuencia, un elemento químico se diferencia de otro no por su masa atómica, sino por la carga del núcleo atómico. La carga del núcleo de un átomo es Característica principal elemento químico. Hay átomos de elementos completamente diferentes, pero con las mismas masas atómicas (tienen un nombre especial: isobaras).

El hecho de que las masas no atómicas determinen la posición de un elemento en el sistema también se puede ver en la tabla periódica: en tres lugares se viola la regla del aumento de la masa atómica. Así, la masa atómica relativa del níquel (n. ° 28) es menor que la del cobalto (n. ° 27), para el potasio (n. ° 19) es menor que para el argón (n. ° 18), para el yodo (n. ° 53) ) es menor que para el telurio (No. 52).

La suposición sobre la relación entre la carga de un núcleo atómico y el número ordinal de un elemento explica fácilmente las reglas de desplazamiento durante las transformaciones radiactivas, descubiertas en el mismo año 1913 (Física 10, § 103). De hecho, cuando lo emite el kernel α -partícula, cuya carga es igual a dos cargas elementales, la carga del núcleo y, por lo tanto, su número de serie (ahora suelen decir, el número atómico) debería disminuir en dos unidades. Al emitir lo mismo β -partícula, es decir, un electrón cargado negativamente, debe aumentar en una unidad. Esto es exactamente de lo que tratan las reglas de sesgo.

La idea de Van den Brook muy pronto (literalmente en el mismo año) recibió la primera confirmación experimental, aunque indirecta. Algo más tarde, se demostró su exactitud mediante mediciones directas de la carga nuclear de muchos elementos. Está claro que jugó un papel importante en el desarrollo posterior de la física del átomo y el núcleo atómico.

Al investigar el paso de una partícula α a través de una fina lámina de oro (véase la sección 6.2), E. Rutherford llegó a la conclusión de que un átomo consta de un núcleo pesado con carga positiva y electrones que lo rodean.

Centro llamada la parte central del átomo,en el que se concentra casi toda la masa del átomo y su carga positiva.

V composición atómica están incluidos partículas elementales : protones y neutrones (nucleones de la palabra latina núcleo- centro). Este modelo protón-neutrón del núcleo fue propuesto por un físico soviético en 1932 por D.D. Ivanenko. El protón tiene carga positiva e + = 1.06 · 10-19 C y masa en reposo m p= 1,673 · 10-27 kg = 1836 yo... Neutrón ( norte) Es una partícula neutra con masa en reposo. m n= 1,675 · 10-27 kg = 1839 yo(donde la masa del electrón yo, es igual a 0,91 · 10 –31 kg). En la Fig. 9.1 muestra la estructura del átomo de helio según los conceptos de finales de XX - principios del XXI v.

Depósito es igual a Ze, donde mi Es la carga de protones, Z- número de cargo igual a número ordinal elemento químico en la tabla periódica de elementos de Mendeleev, es decir, el número de protones en el núcleo. El número de neutrones en el núcleo se denota norte... Por lo general Z > norte.

Núcleos conocidos actualmente con Z= 1 a Z = 107 – 118.

El número de nucleones en el núcleo. A = Z + norte llamado número masivo ... Granos con el mismo Z pero diferente A son llamados isótopos... Kernels que, con el mismo A Tiene diferente Z son llamados isobaras.

El núcleo se denota con el mismo símbolo que el átomo neutro, donde X- símbolo de un elemento químico. Por ejemplo: hidrógeno Z= 1 tiene tres isótopos: - protio ( Z = 1, norte= 0), - deuterio ( Z = 1, norte= 1), - tritio ( Z = 1, norte= 2), el estaño tiene 10 isótopos, etc. En la inmensa mayoría, los isótopos de un elemento químico tienen la misma sustancia química y similar propiedades físicas... En total, se conocen alrededor de 300 isótopos estables y más de 2000 obtenidos de forma natural y artificial. isótopos radioactivos.

El tamaño del núcleo se caracteriza por el radio del núcleo, que tiene un significado convencional debido a la difuminación del límite del núcleo. Incluso E. Rutherford, al analizar sus experimentos, mostró que el tamaño del núcleo es aproximadamente igual a 10-15 m (el tamaño de un átomo es 10-10 m). Existe una fórmula empírica para calcular el radio del kernel:

(9.1.1)

donde R 0 = (1.3 - 1.7) · 10 -15 m De esto se ve que el volumen del núcleo es proporcional al número de nucleones.

La densidad de la materia nuclear es, en orden de magnitud, 10 17 kg / m 3 y es constante para todos los núcleos. Supera en gran medida la densidad de las sustancias ordinarias más densas.

Los protones y neutrones son fermiones ya que tener giro ħ /2.

El núcleo de un átomo tiene momento angular adecuado – giro del núcleo :

(9.1.2)

donde I – interno(completo)número cuántico de espín.

Número I toma valores enteros o medio enteros 0, 1/2, 1, 3/2, 2, etc. Granos con incluso A tener giro entero(en unidades ħ ) y están sujetos a estadísticas Bose–Einstein(bosones). Granos con impar A tener giro medio entero(en unidades ħ ) y están sujetos a estadísticas Fermi–Dirac(aquellos. núcleos - fermiones).

Las partículas nucleares tienen sus propios momentos magnéticos, que determinan el momento magnético del núcleo en su conjunto. La unidad para medir los momentos magnéticos de los núcleos es magneton nuclear μ veneno:

(9.1.3)

Aquí mi – valor absoluto carga de electrones, m p Es la masa del protón.

Magnetón nuclear en m p/yo= 1836,5 veces menor que el magnetón de Bohr, se deduce que se determinan las propiedades magnéticas de los átomos propiedades magnéticas sus electrones .

Existe una relación entre el giro del núcleo y su momento magnético:

(9.1.4)

donde γ veneno - relación giromagnética nuclear.

El neutrón tiene un momento magnético negativo μ norte≈ - Veneno de 1.913μ ya que la dirección del giro del neutrón y su momento magnético son opuestos. El momento magnético del protón es positivo e igual a μ R≈ 2.793μ veneno. Su dirección coincide con la dirección del giro del protón.

La distribución de la carga eléctrica de los protones sobre el núcleo es generalmente asimétrica. Una medida de la desviación de esta distribución de una distribución esféricamente simétrica es momento eléctrico cuadrupolo del núcleo Q... Si la densidad de carga se considera la misma en todas partes, entonces Q está determinada únicamente por la forma del núcleo. Entonces, para un elipsoide de revolución

(9.1.5)

donde B- el semieje del elipsoide a lo largo de la dirección de giro, a- semieje en dirección perpendicular. Para un núcleo alargado a lo largo de la dirección de giro, B > a y Q> 0. Para un núcleo aplanado en esta dirección, B < a y Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре B = a y Q= 0. Esto es cierto para núcleos con spin igual a 0 o ħ /2.

Haga clic en el hipervínculo correspondiente para ver las demostraciones: