Физические основы получения атомной энергии | страница 33

Благодаря отсутствию электрического заряда нейтрон не производит ионизации атомов, мимо которых он пролетает, и поэтому может свободно проникать через толстые слои вещества. Не имея заряда и не испытывая вследствие этого действия сил электрического отталкивания со стороны положительно заряженных ядер, нейтрон способен проникать в глубь самых тяжелых ядер и поэтому является наилучшей частицей для их обстрела и последующего расщепления.

В том же 1932 г., когда был открыт нейтрон, советский физик Д. Д. Иваненко первым выдвинул идею о том, что ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов. Протонно-нейтронная теория строения ядра, развитая в работах советских и зарубежных физиков, является в настоящее время общепризнанной.

Число протонов в ядре атома какого-либо химического элемента равно числу «элементарных» зарядов ядра, то есть порядковому номеру этого элемента Z в периодической системе Менделеева (атомному номеру).

Общее же число протонов и нейтронов в ядре атома равняется его атомному весуА, округленному до целых единиц, то есть массовому числу. Отсюда нетрудно сообразить, что разность между массовым числом атома А и его атомным номером Z дает число нейтронов в ядре N=А-Z. Протоны и нейтроны, составляющие ядро, обычно называют нуклонами.

Самое простое ядро — ядро атома легкого водорода (протия) — состоит из одного протона. Все остальные ядра, помимо протонов, имеют и нейтроны. В ядре атома гелия, массовое число которого равно 4, имеется два протона и два нейтрона. В ядре наиболее распространенных атомов кислорода содержится 8 протонов и 8 нейтронов (массовое число 16).

В ядрах легких элементов число протонов обычно равно числу нейтронов. Ядра средних и тяжелых элементов имеют избыток нейтронов. Наиболее тяжелое из существующих в природе ядер — ядро урана с массовым числом 238 содержит 92 протона и 146 нейтронов. Состав атомных ядер некоторых элементов показан схематически, без соблюдения масштаба, на рис. 17.

Ядра атомов различных химических элементов обозначаются значками, присвоенными этим элементам в химии. Справа сверху от этого знака ставится общее число нуклонов в ядре, то есть массовое число, а снизу слева — число протонов, то есть атомный номер. Соответственно этому ядро обычного водорода обозначается _>1H^>1, гелия — _>2He^>4, кислорода — _>8O^>16, урана _>92U^>238 и т. д.

Число протонов в ядре атома какого-либо элемента полностью определяет химические свойства этого элемента, его химическую принадлежность. До тех пор пока число протонов в ядре остается неизменным, атом данного химического элемента остается атомом этого элемента. При нормальном состоянии атома число электронов в его оболочке, окружающей ядро, равно числу протонов в ядре. Ионизация атома, то есть удаление из его оболочки одного или нескольких электронов, не затрагивает ядра: ядро остается при этом неизменным.