Что удерживает ядро?
Все протоны в ядре заряжены положительно, поэтому они отталкиваются друг от друга. Но ядро не разлетается на части, потому что протоны и нейтроны связаны ядерными силами. Эти силы действуют на очень малом расстоянии и намного сильнее электрического отталкивания. Нейтрон не имеет заряда, поэтому он не добавляет отталкивания, а ядерные силы увеличивает.
Поэтому важно соотношение протонов и нейтронов. В лёгких элементах их примерно поровну: в углероде-12 — 6 и 6, в азоте-14 — 7 и 7. В тяжёлых элементах нейтронов больше: в железе-56 — 26 протонов и 30 нейтронов.
Почему ядро распадается?
Ядро с нарушенным соотношением неустойчиво и со временем распадается.
| Распад | Что происходит в ядре | Протоны | Нейтроны | Массовое число |
|---|---|---|---|---|
| β⁻ | Нейтрон превращается в протон, вылетает электрон | +1 | −1 | Не меняется |
| β⁺ | Протон превращается в нейтрон, вылетает позитрон | −1 | +1 | Не меняется |
| Испускание протона | Из ядра вылетает протон | −1 | 0 | −1 |
| Испускание нейтрона | Из ядра вылетает нейтрон | 0 | −1 | −1 |
Например, углерод-14 при β⁻-распаде превращается в азот-14. Его период полураспада 5730 лет, поэтому его используют для определения возраста древней древесины и костей. Кислород-15 при β⁺-распаде превращается в азот-15.
Собери ядро в приложении Nalukh chem
Добавляй протоны и нейтроны и смотри на диаграмме, устойчиво ли ядро. Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
- Собирай ядро кнопками + и − в строках Протон и Нейтрон на нижней панели. Симулятор начинает с углерода-12. Можно добавить до 10 протонов и до 12 нейтронов.
- Слева появятся рисунок ядра, название элемента и массовое число. Если протонов 0, будет написано Ядра нет.
- Прочитай метку под рисунком: Стабильный, β⁻-распад, β⁺-распад, Испускание протона или Испускание нейтрона.
- Смотри на диаграмму нуклидов справа. Горизонтальная ось N — число нейтронов, вертикальная ось Z — число протонов. Тёмно-синие клетки — устойчивые ядра, остальные цвета показывают вид распада. Оранжевая рамка показывает твоё ядро.
Задания для симулятора
- Симулятор сам не показывает распад, поэтому сделай его вручную. Поставь 6 протонов и 8 нейтронов: это углерод-14, β⁻-распад. Убери один нейтрон и добавь один протон. Получится азот-14, Стабильный.
- Поставь 6 протонов и 5 нейтронов: это углерод-11, β⁺-распад. Убери один протон и добавь один нейтрон. Получится бор-11, Стабильный.
- Посчитай тёмно-синие клетки на диаграмме. У первых 10 элементов 20 устойчивых ядер.
- Если протонов и нейтронов поровну, ядро всегда устойчиво? Поставь 4 протона и 4 нейтрона и проверь. Бериллий-8 неустойчив.
