10-mavzu. Massa defekti. Atom yadrolarining bog‘lanish energiyasi. Reja

10-mavzu. Massa defekti. Atom yadrolarining bog‘lanish energiyasi.
Reja:
1 . Atom yadrosi.
2 .Yadroviy reaksiyalar.
3. Bog‘lanish energiyasi, massa defekti.
Tayanch so‘z va iboralar: yadro, yadroviy reaksiyalar, energiya, termoyadro reaksiya, massa defekti.
1 . Atom yadrosi.
XX asr boshlarida Rezerford tajribasi natijasiga asosan atom markazida musbat zaryadlangan zarra mavjudligini tasdiqladi. (1-rasm) Kvant nazariyasining paydo bo‘lishi atomning tuzilishi va elektron qobiqlarni tushuntirishga harakat qildi va atom yadrosini o‘rganishga kirishildi. XX asr boshlarida fiziklarda muhim muammo mavjud edi: Atom yadrosi tuzilishga egami va bu qanday bo‘lishi mumkin? Yadro murakkab tuzilishga ega bo‘lib va uning tuzilishida ancha noaniqliklar mavjud. Shunga qaramasdan 1930-yillarning boshlarida atom yadrosining modeli ishlab chiqilgan bo‘lib hozirgacha keng ko‘lamda qo‘llaniladi.

1-rasm. E. Rezerford.
Bu modelga asosan yadro proton va neytronlardan tashkil topgan. (Esdan chiqarmaslik kerakki, bu zarralar to‘lqin tabiatiga ega.) Proton o‘zida sodda vodorod atomini mujassamlagan. U musbat zaryadga ega ( + q_e = + 1,6∙10^-19 Kl) va massasi
m_p=1,67262∙10^-27 kg
Neytronning mavjudligini angliyalik fizik Jeyms Chedvik tomonidan 1932-yilda aniqlandi. (2-rasm)

2-rasm. J. Chedvik.
Neytron zaryadga ega emas, neytral zarra (q_n = 0), uni o‘zining nomi ham tushuntiradi. Neytron massasi proton massasiga mos keladi:
m_n=1,67493∙10^-27 kg
Neytronlar va protonlar atom yadrosining asosiy tashkil etuvchilari hisoblanadi va ular nuklonlar deb ataladi. (3-rasm)

3-rasm. Atom yadrosi tuzilishi.
Vodorod atom yadrosi bitta protondan tashkil topgan, qolgan elementlar atom yadrolari proton va neytronlardan iboratdir. Har xil yadrolar nuklidlar deb ataladi.Yadrodagi protonlar soni atom nomerini bildiradi va Z bilan belgilanadi. Umumiy nuklonlar soni A bilan belgilanadi va atom massani bildiradi. Bunday atalishiga sabab shundaki alohida nuklon massasi yadro massasiga yaqindir. Elementda 7- proton va 8-neytron bo‘lsa, Z = 7 va A = 15. Yadroda neytronlar soni quydagicha topiladi N = = A - Z. Berilgan nuklidlarni xarakterlash uchun faqat A va Z ni ko‘rsatish yetarlidir. Kimyoviy elementlarni quyidagicha (1) belgilash qabul qilingan
_X^A (1)
Bu yerda X- kimyoviy element belgisi (Davriy jadvalda). (4-rasm)

4-rasm. Mendeleyev davriy jadvali.
A-massa soni, Z-atom nomeri. Misol uchun, N azot atomini bildiradi, bu atom 7 protonlar va 8 neytronlardan iborat bo‘lib umumiy nuklonlar soni 15 ta. Neytral atomlarda yadro atrofida harakatlanuvchi elektronlar soni protonlar soniga teng bo‘ladi shuning uchun ular neytral atomlar deyiladi. Atomning asosiy xossasi elektronlar soni bilan belgilanadi.Yadroning o‘lchamlari birinchi marotaba zaryadli zarralarning sochilishi Rezerford tajribasida taqriban aniqlangan. Yadro taxminan sferasimon shaklga ega, uning radiusi A-ga bog‘lik ravishda quyidagi (2) formulaga muvofiq oshadi:
r ≈ ( 1,2 ∙ 10^-15 m) ( ) (2)
Sfera hajmi quyidagiga teng V=4/3r³ , yadro hajmi nuklonlar soniga A proporsionaldir: V~ A. Bunday bog‘lanishdan ko‘rish mumkinki, agar nuklonlar qattiq sharga o‘xshasa edi: sharlar sonini oshirib, siz hajmni ham oshirar edingiz. Tushunarliki barcha yadrolar taxminan bir xil zichlikka egadir. Yadro massasini aniqlashning bir turi bu mass-spektrometr yordamida aniqlashdir. magnit maydonida tez harakatlanayotgan yadrolarning egrilik radiusi orqali Biz eslaymizki shu metod yordamida ko‘pchilik elementlarning izotoplari borligi aniqlangan. Yadro massasi atom massa birligida aniqlanadi (a.m.b). Atom yadrosidagi nuklonlar o‘zaro katta kuchlar bilan bog‘langanlar. Tekshirishlar shuni ko‘rsatadiki, yadro massasi uni tashkil etuvchi nuklonlar massalarining yig‘indisdan kichik ekan.