Как найти массу одного ядра - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Как найти массу ядра

Ядро атома ничтожно мало по сравнению с его общими размерами. Представить это поможет, например, такая образная модель атома водорода: если в самом центре футбольного поля положить небольшое яблоко, изображающее ядро, то орбита электрона прошла бы приблизительно по вратарской линии. Абсолютное большинство объема атома занимает пустота. И при этом столь же абсолютное большинство массы атома сосредоточено в его ядре. Достаточно сказать, что в том же атоме водорода его ядро тяжелее, чем электрон, в 1836 раз! А как же найти массу атомного ядра?

Инструкция

Упомянутый атом водорода имеет простейшее строение ядра из всех химических элементов. Оно состоит из единственной частицы, которая называется «протон». Все другие элементы имеют более сложное строение, и в состав их ядер, помимо протонов, входят так называемые «нейтроны». Запомните, что масса протона практически совпадает с массой нейтрона. Это очень важно.

За единицу измерения принята «атомная единица массы», или по-другому «Дальтон». Это масса 1/12 атома изотопа углерода. Она приблизительно равна 1,66*10^-24грамм. Именно из этой величины вам надо исходить, рассчитывая массу ядра того или иного химического элемента.

Легко можно понять, что поскольку масса электронов ничтожно мала по сравнению с массой протонов и нейтронов, ею в расчетах можно пренебречь. Разумеется, если не требуется очень высокая точность. Поэтому, решая задачу о нахождении массы ядра, можно рассматривать только «тяжелые» частицы – протоны и нейтроны. Их сумма дает вам «массовое число». Его необходимо умножить на величину атомной единицы массы и получить требуемый результат.

А как узнать массовое число? Тут на помощь придет знаменитая Таблица Менделеева. Каждому элементу в ней отведено строго определенное место, а заодно дана вся необходимая информация. В частности указана атомная масса элемента, которую можно принять за массовое число, поскольку общая масса электронов атома ничтожно мала по сравнению с массой протонов и нейтронов.

Рассмотрите конкретный пример. Вот хорошо знакомый металл – золото (Au). Его атомная масса – 196,97. Округлите ее до 197 и умножьте на величину атомной единицы массы. Получите:(197*1,66)*10^-24 = 327,02*10^-24 = 3,2*10^-22 грамм. Вот такова приблизительная масса ядра атома золота.

Видео по теме

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

Содержание

— Как вычислять массу ядра?
— Как найти массу атома вещества?
— Как найти массу урана?
— Как найти массу нуклонов?
— Как рассчитать дефект массы?
— Как найти массу одного электрона?
— Сколько кг в а е м?
— Как найти массу атома натрия?
— Как найти массу молекулы вещества?
— Сколько стоит 1 кг урана?
— Как найти массу Земли по формуле?
— Как можно найти массу небесных тел?
— Чему равно массовое число элементов?
— Как вычислить энергию связи?

Знание массового числа позволяет оценить массу ядра и атома. Если известно массовое число, то масса М атома и его ядра оценивается из следующего соотношения М ≈ А·mN, где mN ≈ 1,67·10−27 кг — масса нуклона, то есть протона или нейтрона.

Как вычислять массу ядра?

принимают 1/12 часть массы нуклида 12C. Следует отметить, что стандартная масса, которая обычно приводится для нуклида — это масса нейтрального атома. Для определения массы ядра нужно из массы атома вычесть сумму масс всех электронов (более точное значение получится, если учесть ещё и энергию связи электронов с ядром).

Как найти массу атома вещества?

Масса атома обозначается символом m a и может выражаться в единицах массы: килограммах или граммах. Массы атомов малы. Так, масса атома водорода равна m a ( H ) = 1,67 ⋅ 10 − 24 г , а масса атома углерода — m a ( C ) = 19,94 ⋅ 10 − 24 г .

Как найти массу урана?

Молярная масса урана равна 238,0289 г/моль.

Данное значение показывает отношение массы вещества (m) е число моль данного вещества (n), обозначается M и может быть рассчитано по формуле: M = m / n.

Как найти массу нуклонов?

Если число протонов в ядре обозначить буквой Z, а число нейтронов — буквой N, то массовое число (или число нуклонов) А = Z + N. Термин “массовое число” связан с тем, что именно количество нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре практически полностью (с точностью обычно не хуже 1%) определяет массу атомного ядра и атома.

Как рассчитать дефект массы?

Дефект массы обусловлен энергией связи ядра Eсв, которая выделяется в результате соединения нуклонов в ядра. Массу, соответствующую энергии связи ядра (т. е. дефект массы), можно найти с помощью уравнения Эйнштейна E = mc2.

Как найти массу одного электрона?

Масса всех электронов m=N*me, где me — масса одного электрона.

Сколько кг в а е м?

1 а. е. м. = 1,660 539 066 60(50)⋅10−27 кг.

Как найти массу атома натрия?

M = m / n. В обычных условиях натрий (строение атома показано на рис. 1) представляет собой серебристо-белый металл. Он настолько мягок, что легко режется ножом.

Как найти массу молекулы вещества?

Чтобы найти массу одной молекулы, надо молярную массу разделить на число Авогадро, приблизительно будет 2,99*10 в минус 23 степени грамма.

Сколько стоит 1 кг урана?

Спотовая стоимость урана на сегодня составляют 20,02 у. е. (1155,3 руб.) за фунт, 1 грамм стоит 2,5 руб., а килограмм — 2500 рублей.

Как найти массу Земли по формуле?

Следовательно, зная, что ускорение свободного падения g=9,81мс2, G=6,673⋅10−11Н⋅м2кг2 и радиус Земли R⊕=6370км, можно по формуле M=gR2⊕G подсчитать массу Земли: M=5,97⋅1024кг. Среднюю плотность Земли можно определить, зная ее массу и объем.

Как можно найти массу небесных тел?

Массу небесного тела можно определить: а) из измерений силы тяжести на поверхности данного тела (гравиметрический способ); б) по третьему (уточненному) закону Кеплера; в) из анализа наблюдаемых возмущений, производимых небесным. телом в движениях других небесных тел.

Чему равно массовое число элементов?

Ма́ссовое число́ атомного ядра — суммарное количество протонов и нейтронов (называемых общим термином «нуклоны») в ядре. Обычно обозначается буквой A. Массовое число близко к атомной массе изотопа, выраженной в атомных единицах массы, но совпадает с ней только для углерода-12, поскольку атомная единица массы (а.

Как вычислить энергию связи?

Энергия связи ядра Eсв(A,Z) это минимальная энергия, необходимая, чтобы развалить ядро на отдельные, составляющие его нуклоны. Есв(A, Z) = [Z mp + (A — Z)mn — M(A, Z)]c2, где Z — число протонов, ( A — Z) — число нейтронов, mp — масса протона, mn — масса нейтрона, М(A,Z) — масса ядра с массовым числом А и зарядом Z.

Интересные материалы:

Что такое игла и какая она бывает?
Что такое индуктивность и от чего она зависит?
Что такое Инн компании?
Что такое int в Python?
Что такое история как наука кратко?
Что такое Ив Роше Дело Навального?
Что такое износ основных средств?
Что такое канон у Шипперов?
Что такое кэш в Вайбере?
Что такое Кешбек Ашан?

Источник

В таблице Менделеева под каждым элементом написана масса атома в атомных единицах массы. Ее можно легко пересчитать в те единицы, которые вам нужны.

Для практического измерения в настоящее время используется масс-спектрометрами, где массу летящей заряженной частицы измеряют по ее отклонению в магнитном поле под действием силы Лоренца, с высокой точностью. При этом можно измерять массы не только атомов, но и молекул или их частей.

Namenname2
[5.4K]

9 лет назад

В таблице Менделеева. Электроны по сравнению с ядром весят несущественно мало.

Знаете ответ?

Источник

Найди в таблице Менделеева значение относительной массы атома, округли ее до целого числа, — это и будет масса ядра атома. Масса ядра или массовое число атома, слагается из числа протонов и нейтронов в ядре

А = число р + число n. То есть вся масса атома сосредоточена в ядре, так как электрон имеет ничтожно малую массу, равную 1/1800 а. е. м., тогда как протон и нейтрон имеют массу каждый 1 атомную единицу массы. Относительная атомная масса потому дробное число, что она является средней арифметической величиной атомных масс всех изотопов данного химического элемента, с учетом их распространенности в природе

Источник

Принятой единицей
измерения масс ядер является атомная
единица массы (а.е.м.), определяемая как
1/12 массы атома углерода ¹²С
(ядро атома и шесть электронов). Измерения
дают: 1 а.е.м.
= 1,6605402·10^-27
кг.

В ядерной физике
неудобно пользоваться массами, выраженными
в кг, и энергиями, измеренными в Дж.
Каждая область физики требует для
наиболее адекватного описания своих
единиц измерения. Так, в данном случае
удобнее всего пересчитать массы в
эквивалентные значения энергии покоя
по формуле Эйнштейна Е₀
= mc²
и выразить эти значения энергии в эВ
или, что еще удобнее, в МэВ (миллионах
электрон-вольт).
Приближенно 1 а.е.м. =
931,5 МэВ.

Масса ядра меньше
массы составляющих его нуклонов.
Это можно легко понять, если представить
себе, что ядро разбито на составные
части, которые затем удалены на большие
расстояния друг от друга. Ясно, что на
это требуется затратить работу против
ядерных сил притяжения нуклонов друг
к другу. Следовательно, по закону
сохранения энергии, полная энергия
покоя ядра равна сумме энергий покоя
составных частей за вычетом энергии
связи, численно равной той работе,
которую нужно затратить, чтобы разбить
ядро.

Энергию связи В
можно подсчитать по формуле: В
= (Zm_p
+ Nm_n
— M_я)с².
Этой энергии можно сопоставить дефект
массы Dm =
В/с².
Для
сравнения энергий связи разных ядер
удобно ввести новую характеристику:
энергия связи на нуклон В/А.
Максимальную энергию связи на нуклон
(8,6 МэВ)
имеют ядра Fe, Ni и Со.

4. Радиоактивность. Виды радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада

В настоящее время
известны следующие виды радиоактивного
распада:

1)
Альфа-распад, при котором исходное ядро
испускает α-частицу, которая по своему
составу соответствует ядру гелия. При
таком виде распада исходное ядро
превращается в ядро нового элемента с
зарядовым числом Z на 2 единицы меньше
(то есть смещается в таблице Менделеева
на два места влево) и массовым числом
на 4 единицы меньше по сравнению с
исходным.

Спектр альфа-частиц
линейчатый (дискретный), поскольку
переход осуществляется между дискретными
состояниями материнского и дочернего
ядра. Диапазон энергий – несколько
мегаэлектронвольт (МэВ). Если возможны
переходы на возбужденные состояния
дочернего ядра, то альфа-распад будет
сопровождаться гамма-излучением.

Гамма-излучение
представляет собой электромагнитное
излучение с очень короткой длиной волны
(менее 10^-10
м). Оно обладает выраженными корпускулярными
свойствами и поэтому может быть
представлено как поток частиц (фотонов)
– квантов электромагнитного поля. Гамма
кванты могут рождаться как во время
перехода ядер между возбужденными
состояниями, так и при торможении быстрых
заряженных частиц в поле ядра. Особый
случай представляет собой рождение
гамма-квантов при встрече электрона с
позитроном (антиэлектроном). При этом
происходит реакция аннигиляции, то есть
материя из формы вещества переходит в
форму электромагнитного поля,
представленного двумя фотонами, имеющими
энергию, определяемую массой покоя
электрона (511 кэВ). Поскольку аннигиляция
происходит из связанного состояния,
кванты разлетаются в строго противоположных
направлениях в соответствии с требованием
закона сохранения импульса.

2)
Бета‑распад, при котором испускается
электрон (β^—‑распад)
или позитрон (β⁺‑распад).
При β^‑‑распаде
один из нейтронов ядра превращается в
протон, а при β⁺‑распаде
один из протонов превращается в нейтрон,
и массовое число у вновь возникшего
ядра не отличается от исходного. Однако
при β^‑‑распаде
получаемый в результате химический
элемент смещается от исходного положения
в таблице Менделеева на одну клетку
правее, а при β⁺‑распаде
– на одну клетку левее.

При всех видах
бета-распада испускается еще одна
частица – нейтрино ().
Эта частица не имеет электрического
заряда и ее масса очень мала. Поэтому
нейтрино очень слабо взаимодействует
с веществом. Однако нейтрино уносит
часть энергии, выделяющейся при
бета-распаде. Это приводит к тому, что
спектр бета-частиц сплошной (от 0 до
Е_max),
а его форма определяется из законов
квантовой механики.

3)
Электронный захват (ЭЗ), при котором
исходное ядро захватывает электрон
К-оболочки
атома, при этом один из протонов исходного
ядра превращается в нейтрон. Иначе
говоря, по своим последствиям, связанным
с изменением нуклонного состава ядра,
электронный захват эквивалентен
β⁺‑распаду.
Однако в отличие от β⁺‑распада
ядра, подвергающиеся ЭЗ, не испускают
заряженных частиц.

4)
Спонтанное (самопроизвольное) деление
ядер, при котором исходное ядро делится
на два (реже три) осколка, образование
которых сопровождается испусканием
2–3 нейтронов, а также γ‑излучением.
Спонтанное деление как вид радиоактивного
распада характерно для всех тяжелых
ядер (начиная с тория ₉₀Th).
Обычно оно идет параллельно с α‑распадом
(реже β‑распадом). Для сверхтяжелых
ядер (A > 260) спонтанное деление является
основным каналом распада ядер, то есть
его период полураспада значительно
меньше величины других видов распада.

5)
Нейтронный распад, при котором исходное
ядро испускает нейтрон, в результате
чего возникает новое ядро, являющееся
изотопом ядра исходного элемента с
массовым числом А‑1.
Явление нейтронного распада характерно
для ядер – осколков, образующихся при
делении тяжелых ядер. Испускаемые при
таком распаде нейтроны называются
запаздывающими. Период полураспада
этого вида лежит в пределах от долей
секунды до нескольких десятков секунд.

6)
Протонный распад (р‑распад),
двухпротонный распад (2р‑распад),
двухнейтронный распад (2n‑распад)
– недавно обнаруженные виды радиоактивного
распада, характерные для сверхтяжелых
элементов.

Закон радиоактивного
распада.

Для характеристики
радиоактивных изотопов вводят величину,
называемую активностью, которая
характеризует скорость распада:

A=
—dN/dt

Она измеряется в
беккерелях (1Бк = 1распад/с). Внесистемной
единицей измерения активности являеся
Кюри. 1Ки = 3,7*10¹⁰Бк.

Процесс радиоактивного
распада характеризуется определенной
вероятностью распада, различной для
различных изотопов. Это значит, что за
определенное время распадается
определенная доля радиоактивных атомов.
Математически это записывается так:

dN/dt
= — N

где 
— постоянная распада, которая и
характеризует его вероятность. Эта
формула называется законом радиоактивного
распада в дифференциальной форме. Она
может быть переписана в виде: A
= N
или, выражая число атомов N
через число Авогадро N_A:

A
= mN_A/M

где m
–масса радиоактивного изотопа, а M
– его молярная масса.

Используя это
уравнение, можно определять ничтожно
малые количества радиоактивных веществ,
измеряя их активности. Этот принцип
лежит в основе изотопной диагностики
по принципу «меченых атомов». Поскольку
лишь малая доля атомов вещества может
оказаться радиоактивной, вводят величину,
называемую удельной активностью:

a
= A/m
или a
= A/V

Знание удельной
активности позволяет отмерить заданную
активность без всяких специальных
приборов, пользуясь весами для твердых
радиоактивных веществ или пипеткой для
жидкостей.

Формула может быть
проинтегрирована по времени после
разделения переменных:

; lnN_t
– lnN₀=-t

Здесь N_t
– число
атомов радиоактивного вещества к моменту
времени t,
а N₀– число
атомов в начальный момент времени.
Потенцируя последнее выражение, получим
закон радиоактивного распада в
интегральной форме:

N_t
= N₀e
^—^^t
или
A_t
= A₀e^—^^t

Часто этот
закон пишут, используя период полураспада
Т –
время, за которое распадается ровно
половина радиоактивных атомов:

A_t= A₀
e^-0,693^t^/^T

Использование
периода полураспада Т
позволяет переписать формулу к виду:
А
= 0,693 mN_a/MT

Изотопы с
периодом полураспада до нескольких
суток принято называть короткоживущими,
а с большими периодами – долгоживущими.
Это различие существенно при оценке
радиоактивного загрязнения, последствий
попадания радиоактивных веществ в
организм и в ряде других случаев.
Некоторые из радиоактивных изотопов
встречаются в природе (уран, торий, радий
и др.). Такие изотопы называют
естественно-радиоактивными. Другая
часть изотопов изготавливаются в научных
лабораториях и на предприятиях атомной
промышленности. Их называют искусственно-
радиоактивными.

Соседние файлы в папке Тексты лекций физика

Источник