| Ядерная физика |
|---|
 |
| Ядро · Нуклоны ( p , n ) · Ядерное вещество · Ядерная сила · Структура ядра · Ядерная реакция |
Отношение нейтронов к протонам ( отношение N / Z или ядерное отношение ) атомного ядра - это отношение количества нейтронов к количеству протонов . Среди стабильных ядер и ядер естественного происхождения это соотношение обычно увеличивается с увеличением атомного номера. [1] Это связано с тем, что силы электрического отталкивания между протонами масштабируются с расстоянием иначе, чем сильные ядерные силы.достопримечательности. В частности, большинство пар протонов в больших ядрах не достаточно далеко друг от друга, так что электрическое отталкивание преобладает над сильным ядерным взаимодействием, и поэтому плотность протонов в стабильных более крупных ядрах должна быть ниже, чем в стабильных меньших ядрах, где большее количество пар протонов имеет заметную аттракционы ядерных сил ближнего действия.
Для каждого элемента с атомным номером Z, достаточно маленьким, чтобы занимать только первые три ядерные оболочки , то есть до уровня кальция ( Z = 20), существует стабильный изотоп с отношением N / Z, равным единице, за исключением бериллия ( N / Z = 1,25) и каждый элемент с нечетным атомным номером от 9 до 19 включительно ( N = Z + 1). Водород-1 (отношение N / Z = 0) и гелий-3 ( N / Zratio = 0.5) - единственные стабильные изотопы с нейтронно-протонным отношением меньше единицы. Уран-238 имеет самое высокое отношение N / Z среди всех первичных нуклидов - 1,587 [2], в то время как свинец-208 имеет самое высокое отношение N / Z среди всех известных стабильных изотопов 1,537. Радиоактивный распад обычно происходит так, чтобы изменить отношение N / Z для повышения стабильности. Если отношение N / Z больше 1, альфа-распад увеличивает N / Zсоотношение, и, следовательно, обеспечивает общий путь к стабильности для распадов с участием больших ядер со слишком небольшим количеством нейтронов. Эмиссия позитронов и захват электронов также увеличивают соотношение, в то время как бета-распад уменьшает соотношение.
Ядерные отходы существуют главным образом потому, что у ядерного топлива более стабильное отношение N / Z, чем у продуктов деления .
Полуэмпирическое описание [ править ]
Для стабильных ядер нейтронно-протонное отношение таково, что энергия связи находится в локальном минимуме или близка к минимуму.
В рамках модели жидкой капли эта энергия связи аппроксимируется эмпирической формулой Бете – Вайцзеккера
Учитывая значение и игнорирование вкладов спаривания спинов нуклонов (т.е. игнорирование этого члена), энергия связи является квадратичным выражением, в котором минимизируется, когда нейтрон-протонное отношение равно .
См. Также [ править ]
- Изотоп # Различия в свойствах изотопов
- Ядерное деление
- Ядерная капельная линия
Ссылки [ править ]
- ^ «21.2: Модели ядерной стабильности» . Химия LibreTexts . 2014-11-18 . Проверено 10 апреля 2019 .
- ^ "Радиоактивный распад" . chemed.chem.purdue.edu . Проверено 9 апреля 2019 .
| Эта статья по ядерной физике или атомной физике незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |
