Определите в ядрах атомов каких элементов содержится больше нейтронов

Конструкция в физике элементарных частиц, описывающая взаимодействие всех элементарных частиц (электромагнитное, слабое и сильное) называется стандартной моделью. Она включает в себя следующие основные ингредиенты:

Набор фундаментальных «кирпичиков» материи — шесть сортов лептонов и шесть сортов кварков. Все эти частицы являются фермионами со спином 1/2 и очень естественным образом организуются в три поколения. Многочисленные адроны — составные частицы, участвующие в сильном взаимодействии, — составлены из кварков в разных комбинациях.
Три типа сил, действующих между фундаментальными фермионами, — электромагнитные, слабые и сильные. Слабое и электромагнитное взаимодействия являются двумя сторонами единого электрослабого взаимодействия. Сильное взаимодействие стоит отдельно, и именно оно связывает кварки в адроны.
Все эти силы описываются на основе калибровочного принципа — они не вводятся в теорию «насильно», а словно возникают сами собой в результате требования симметричности теории относительно определенных преобразований. Отдельные виды симметричности порождают сильное и электрослабое взаимодействия.
Несмотря на то что в самой теории имеется электрослабая симметрия, в нашем мире она самопроизвольно нарушается. Спонтанное нарушение электрослабой симметрии — необходимый элемент теории, и в рамках Стандартной модели нарушение происходит за счет хиггсовского механизма.
Численные значения для примерно двух десятков констант: это массы фундаментальных фермионов, численные значения констант связи взаимодействий, которые характеризуют их силу, и некоторые другие величины. Все они раз и навсегда извлекаются из сравнения с опытом и при дальнейших вычислениях уже не подгоняются.
Для лучшего понимания советую ознакомиться с этой инфографикой.

Те самые шесть сортов лептонов и шесть сортов кварков на одном изображении (да, кварки имеют во такие странные и одновременно милые названия):

Теперь посмотрим из чего состоит нейтрон (два нижних и один верхний кварк):

А вот и структура протона, который состоит из тех же кварков, что и нейтрон (круто, не правда ли?)

Теперь, чтобы не запутаться, смотрим на структуру элементарных частиц (на википедии схема кликабельна).

Выше было упомянуто об адронах – частицах, участвующие в сильном взаимодействии (как и во всех остальных). Это самый обширный класс частиц. Адронов несколько сотен! Адроны, состоящие из трёх кварков (смотрим выше на структуру нейтрона и протона, и сразу понимаем кто есть кто), называются барионами, состоящие из кварка и антикварка – мезонами.

Итак, вроде мы немного разобрались, получили общее представление о стандартной модели и теперь можем осилить статью обо всех сразу элементарных частицах. Честно говоря, если открывать все ссылки, то чтива хватит на месяц, а то и больше.

Если ты, мой дорогой друг, не прогуливал уроки физики в школе (или внимательно смотрел на изображение выше), то помнишь, что взаимодействий четыре, а мы говорили только о трёх. Это потому, что на данный момент ученые не могут (почему?) объеденить все известные фундаментальные взаимодействия в одну теорию (они ее называют теорией всего). В течение двадцатого века было предложено множество «теорий всего», но ни одна из них не смогла пройти экспериментальную проверку, или существуют значительные затруднения в организации экспериментальной проверки для некоторых из кандидатов. Основная проблема построения научной «теории всего» состоит в том, что квантовая механика и общая теория относительности (ОТО) имеют разные области применения.

На данный момент основными кандидатами на роль теории всего являются теория струн и петлевая теория и теория Калуцы — Клейна. Если о теории струн слышали все, то вторая известна только особо интересующимся. Поэтому подробней. В начале двадцатого века появились предположения, что Вселенная имеет больше измерений, чем наблюдаемые три пространственных и одно временное. Толчком к этому и стала теория Калуцы — Клейна, которая позволяет увидеть, что введение в общую теорию относительности дополнительного измерения приводит к получению уравнений Максвелла. Благодаря идеям Калуцы и Клейна стало возможным создание теорий, оперирующих большими размерностями. Использование дополнительных измерений подсказало ответ на вопрос о том, почему действие гравитации проявляется значительно слабее, чем другие виды взаимодействий. Общепринятый ответ состоит в том, что гравитация существует в дополнительных измерениях, поэтому её влияние на наблюдаемые измерения ослабевает.

Источник

Контрольная работа по физике Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер для 9 класса с ответами. Контрольная работа представлена в 4 вариантах, в каждом варианте по 9 заданий.

Вариант 1

1. β-излучение — это

1) вторичное радиоактивное излучение при начале цепной реакции
2) поток нейтронов, образующихся в цепной реакции
3) электромагнитные волны
4) поток электронов

2. При изучении строения атома в рамках модели Резерфорда моделью ядра служит

1) электрически нейтральный шар
2) положительно заряженный шар с вкраплениями электронов
3) отрицательно заряженное тело малых по сравнению с атомом размеров
4) положительно заряженное тело малых по сравнению с атомом размеров

3. В ядре элемента 23892U содержится

1) 92 протона, 238 нейтронов
2) 146 протонов, 92 нейтрона
3) 92 протона, 146 нейтронов
4) 238 протонов, 92 нейтрона

4. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Атому 135В соответствует схема

Схемы четырех атомов

5. Элемент AZX испытал α-распад. Какой заряд и массовое число будет у нового элемента Y?

1) AZY
2) A-4Z-2Y
3) AZ-1Y
4) A+4Z-1Y

6. Укажите второй продукт ядерной реакции

94Be + 42He → 126C + …

1) 10n
2) 42He
3) 0-1е
4) 21H

7. Установите соответствие между научными открытиями и учеными, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

А) Явление радиоактивности
Б) Открытие протона
В) Открытие нейтрона

УЧЕНЫЕ

1) Д. Чедвик
2) Д. Менделеев
3) А. Беккерель
4) Э. Резерфорд
5) Д. Томсон

8. Определите энергию связи ядра изотопа дейтерия 21Н (тяжелого водорода). Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра дейтерия 2,0141 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-21 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

136C(13,003354) + 11H(1,00783) → 147N(14,00307)

Вычислите энергетический выход ядерной реакции. Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Вариант 2

1. γ-излучение — это

1) поток ядер гелия
2) поток протонов
3) поток электронов
4) электромагнитные волны большой частоты

2. Планетарная модель атома обоснована

1) расчетами движения небесных тел
2) опытами по электризации
3) опытами по рассеянию α-частиц
4) фотографиями атомов в микроскопе

3. В какой из строчек таблицы правильно указана структура ядра олова 11050Sn?

р — число протонов	n — число нейтронов
1)	110	50
2)	60	50
3)	50	110
4)	50	60

4. Число электронов в атоме равно

1) числу нейтронов в ядре
2) числу протонов в ядре
3) разности между числом протонов и нейтронов
4) сумме протонов и электронов в атоме

5. Какой порядковый номер в таблице Менделеева имеет элемент, который образуется в результате β-распада ядра элемента с порядковым номером Z?

1) Z + 2
2) Z + 1
3) Z − 2
4) Z − 1

6. Какая бомбардирующая частица X участвует в ядерной реакции

X + 115B → 147N + 10n

1) α-частица 42He
2) дейтерий 21H
3) протон 11H
4) электрон 0-1е

7. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) Энергия покоя
Б) Дефект массы
В) Массовое число

ФОРМУЛЫ

1) Δmc2
2) (Zmp + Nmn) − Mя
3) mc2
4) Z + N
5) A − Z

8. Определите энергию связи ядра гелия 42Не (α-частицы). Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра гелия 4,0026 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

73Li(7,061) + 21H(2,0141) → 84N(8,0053) + 10n(1,0087)

Какая энергия выделяется в этой реакции? Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Вариант 3

1. α-излучение — это

1) поток ядер гелия
2) поток протонов
3) поток электронов
4) электромагнитные волны большой частоты

2. В опыте Резерфорда большая часть α-частиц свободно проходит сквозь фольгу, практически не отклоняясь от прямолинейных траекторий, потому что

1) ядро атома имеет положительный заряд
2) электроны имеют отрицательный заряд
3) ядро атома имеет малые (по сравнению с атомом) размеры
4) α-частицы имеют большую (по сравнению с ядрами атомов) массу

3. Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре элемента 21482Рb?

1) 82 протона, 214 нейтронов
2) 82 протона, 132 нейтрона
3) 132 протона, 82 нейтрона
4) 214 протонов, 82 нейтрона

4. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Атому 168O соответствует схема

Схемы четырех атомов 3 вариант

5. Изотоп ксенона 11254Xe после спонтанного α-распада превратился в изотоп

1) 10852Te
2) 11050Sn
3) 11255Cs
4) 11354Xe

6. Какая вторая частица образуется в ходе реакции термоядерного синтеза

21H + 31H → 42He + …

1) нейтрон 10n
2) α-частица 42He
3) протон 11H
4) электрон 0-1е

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

А) Явление радиоактивности
Б) Открытие протона
В) Открытие нейтрона

УЧЕНЫЕ

1) Э. Резерфорд
2) Д. Томсон
3) Д. Менделеев
4) А. Беккерель
5) Д. Чедвик

8. Определите энергию связи ядра лития 63Li. Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра лития 6,0151 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

23994Pu(239,05) → 10643Tc(105,91) + 13351Sb(132,92)

Вычислите энергетический выход ядерной реакции. Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Вариант 4

1. В конце XIX — начале ХХ века было открыто явление радиоактивного распада, в ходе которого из ядра вылетают α-частицы. Эти экспериментальные факты позволяют выдвинуть гипотезу о

А: сложном строении атома
Б: возможности превращения одних элементов в другие

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

2. Планетарная модель атома основана на опытах по

1) растворению и плавлению твёрдых тел
2) ионизации газа
3) химическому получению новых веществ
4) рассеянию α-частиц

3. Какая из строчек таблицы правильно отражает структуру ядра 2713Al?

р — число протонов	n — число нейтронов
1)	13	14
2)	13	27
3)	27	13
4)	27	40

4. Суммарный заряд электронов в нейтральном атоме:

1) отрицательный и равен по модулю заряду ядра
2) положительный и равен по модулю заряду ядра
3) может быть положительным или отрицательным, но равным по модулю заряду ядра
4) отрицательный и всегда больше по модулю заряда ядра

5. Ядро изотопа золота 20479Au претерпевает β-распад. В результате получается изотоп

1) 20077Ir
2) 20478Pt
3) 20480Hg
4) 20881Tl

6. В результате бомбардировки изотопа лития 78Li ядрами дейтерия образуется изотоп бериллия:

73Li + 21H → 84Be + …

Какая при этом испускается частица?

1) α-частица 42He
2) нейтрон 10n
3) протон 11H
4) электрон 0-1е

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) Энергия связи ядра
Б) Число нейтронов
В) Дефект массы

ФОРМУЛЫ

1) Δmc2
2) (Zmp + Nmn) − Mя
3) mc2
4) Z + N
5) A − Z

8. Определите энергию связи ядра углерода 126C. Масса протона приблизительно равна 1,0073 а.е.м., нейтрона 1,0087 а.е.м., ядра углерода 12,0000 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

9. Записана ядерная реакция, в скобках указаны атомные массы (в а.е.м.) участвующих в ней частиц.

21H(2,0141) + 31H(3,0161) → 42He(4,0026) + 10n(1,0087)

Какая энергия выделяется в этой реакции? Учтите, что 1 а.е.м. = 1,66 · 10-27 кг, а скорость света с = 3 · 108 м/с.

Ответы на контрольную работу по физике Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер для 9 класса
Вариант 1
1-4
2-4
3-3
4-3
5-2
6-1
7. А3 Б4 В1
8. 2,8 · 10-13 Дж
9. 2,8 · 10-12 Дж
Вариант 2
1-4
2-3
3-4
4-2
5-2
6-1
7. А3 Б2 В4
8. 4,4 · 10-12 Дж
9. 2,4 · 10-12 Дж
Вариант 3
1-1
2-3
3-2
4-1
5-1
6-1
7. А4 Б1 В5
8. 4,9 · 10-12 Дж
9. 3,3 · 10-11 Дж
Вариант 4
1-3
2-4
3-1
4-1
5-3
6-2
7. А1 Б5 В2
8. 1,4 · 10-11 Дж
9. 2,8 · 10-12 Дж

Источник

Анонимный вопрос · 6 марта 2019

94,0 K

Как известно, атом любого химического элемента состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Ядро атома в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов и имеющих нулевой заряд нейтронов.

Как определить количество электронов, протонов и нейтронов в атоме химического элемента? Для этого посмотрим в Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева. У каждого химического элемента есть свой порядковый номер — он равен числу протонов (обозначается как «Z») и числу электронов в атоме этого элемента. Кроме того, у каждого элемента есть своя атомная масса (обозначается как «A»), которая так же указывается в таблице рядом с символом элемента. Атомная масса элемента равна сумме числа протонов и числа нейтронов (обозначается как «N») в его ядре, то есть:

A=N+Z

Определяем число нейтронов в атоме (из атомной массы вычитаем число протонов или порядковый номер элемента):

N=A-Z

Для примера возьмём атом хлора (Cl).

Z=17. Значит, протонов и электронов в атоме хлора по 17 штук.

A=35,453. Но ведь число нейтронов не может быть дробным числом! Как быть? В таких случаях атомную массу округляют до ближайшего целого значения, то есть в данном случае до 35 (на самом деле, дробные значения атомных масс связаны с существованием изотопов — разновидностей одного и того же химического элемента, отличающихся друг от друга количеством нейтронов в ядре). Теперь можем найти число нейтронов:

N=A-Z=35-17=18 нейтронов.

А откуда электроны в ядре атома?

Что такое атомы и частицы?

TutorOnline — одна из крупнейших онлайн-школ. Мы преподаем более 150 предметов. Наша цель… · tutoronline.ru

А́том (от др.-греч. ἄτομος «неделимый») — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атомы состоят из ядра и электронов (точнее электронного «облака»). Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Количество нейтронов в ядре может быть разным: от нуля до нескольких десятков. Если число электронов совпадает с числом протонов в ядре, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. 2. Хотя слово атом в первоначальном значении обозначало частицу, которая не делится на меньшие части, согласно научным представлениям он состоит из более мелких частиц, называемых субатомными частицами. Атом состоит из электронов, протонов, все атомы, кроме водорода-1, содержат также нейтроны. Электрон является самой лёгкой из составляющих атом частиц с массой 9,11⋅10−31 кг, отрицательным зарядом и размером, слишком малым для измерения современными методами. Эксперименты по сверхточному определению магнитного момента показывают, что размеры электрона не превышают 10−18 м. Протоны обладают положительным зарядом и в 1836 раз тяжелее электрона (1,6726⋅10−27 кг). Нейтроны не обладают электрическим зарядом и в 1839 раз тяжелее электрона (1,6749⋅10−27 кг). При этом масса ядра меньше суммы масс составляющих его протонов и нейтронов из-за явления дефекта массы. Нейтроны и протоны имеют сравнимый размер, около 2,5⋅10−15 м, хотя размеры этих частиц определены плохо. В стандартной модели элементарных частиц как протоны, так и нейтроны состоят из элементарных частиц, называемых кварками. Наряду с лептонами, кварки являются одной из основных составляющих материи. И первые и вторые являются фермионами. Существует шесть типов кварков, каждый из которых имеет дробный электрический заряд, равный +2⁄3 или (−1⁄3) элементарного. Протоны состоят из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон — из одного u-кварка и двух d-кварков. Это различие объясняет разницу в массах и зарядах протона и нейтрона. Кварки связаны между собой сильными ядерными взаимодействиями, которые передаются глюонами.

Почему атомная масса хлора представляет собой дробное число?

Дело в том, что относительная атомная масса любого элемента рассчитывается с учётом распространённости в земной коре его стабильных изотопов.

Изотопы — это разновидности атомов одного и того же элемента, которые имеют одинаковый порядковый номер (то есть количество протонов в ядре), но разную атомную массу (то есть разное количество нейтронов в ядре).

Так у хлора стабильны 2 изотопа: Cl-35 (его в земной коре около 75,5%) и Cl-37 (его в земной коре около 24,5%). То есть все стабильные атомы хлора в природе — это атомы Cl-35 и атомы Cl-37.

Относительную атомную массу хлора, которая указана в таблице Менделеева рассчитывают, используя относительные атомные массы его стабильных изотопов:

A(Cl)=35*0.755+37*0.245=35,49

На самом деле, точность атомной массы зависит от точности определения содержания изотопов в земной коре, но значения в любом случае получаются дробные.

Почему количество протонов и нейтронов так сильно влияет на свойства элемента ?

Researcher, Institute of Physics, University of Tartu

Если имеются в виду химические свойства, то они определяются количеством электронов, но поскольку атом должен быть электронейтральным, то количество электронов с необходимостью равно количеству протонов. То есть, можно сказать, что свойства определяются и количеством протонов. Количество нейтронов (изотопы) на химические свойства как раз влияет довольно слабо.

Но, вообще говоря, «элемент» определяется количеством протонов, грубо говоря, сколько протонов, такой и элемент. В данном случае «почему?» — не совсем корректный вопрос, поскольку смысл термина «химический элемент» — это совокупность атомов с одним и тем же количеством протонов. Если будет другое количество протонов, то будет просто напросто другой элемент.

Чем определяется различие свойств изотопов калия 40,19 и аргона 40,18?

Различие определяется различием количества, и соответственно заполнения электронных орбиталей электронами (в следствие различия в заряде ядра).

Химические свойство определяются прежде всего заполнением орбиталей электронами, отсюда и свойства.

У аргона все орбитали заполнены полностью, поэтому он инертен. У калия появляется новый уровень с одном электроном, слабо связанным с ядром — отсюда его готовность вступать в химические реакции, отдавая валентный электрон.

Источник

I’m Dasha

Знаток

(412),
закрыт

9 лет назад

Дополнен 9 лет назад

Нейтроны? в ядре?? ? оригинально.. . -Менделеев вообще был большим оригиналом. )

Спасибо за ответы!) )

Дополнен 9 лет назад

Никита Путинцев, Ваш ответ был очень подробным, очень понятно объяснили. )
Спасибо Вам!)

Никита Путинцев

Мастер

(1187)

9 лет назад

Надо из молекулярной массы (относительная атомная масса) вычесть порядковый номер элемента. К примеру кислород О его порядковый номер 8 а мол. масса примерно равна 16и (15.9994) значит в нём 8 нейтронов

Наталия Емельянова

Высший разум

(169058)

9 лет назад

Вам нужно обязательно вспомнить материал об изотопах. В учебнике химии 8кл. Или воспользуйтесь вот этими сведениями.

Изото́пы (от греч. ισος — «равный» , «одинаковый» , и τόπος — «место» ) — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Название связано с тем, что изотопы находятся в одном и том же месте (в одной клетке) таблицы Менделеева. Химические свойства атома зависят практически только от строения электронной оболочки, которая, в свою очередь, определяется в основном зарядом ядра Z (то есть количеством протонов в нём) и почти не зависит от его массового числа A (то есть суммарного числа протонов Z и нейтронов N).
Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов.
Обычно изотоп обозначается символом химического элемента, к которому он относится, с добавлением верхнего левого индекса, означающего массовое число (например, 12C, 222Rn).
Можно также написать название элемента с добавлением через дефис массового числа (например, углерод-12, радон-222). Некоторые изотопы имеют традиционные собственные названия (например, дейтерий, актинон) .
Теперь Вы понимаете, что по Периодической системе не всегда можно вычислить число нейтронов, здесь нет сведений о массовом числе, а есть расчётная величина-относительная атомная масса
.
ВЫВОД: число НЕЙТРОНОВ (N) в атоме элемента равно разности между МАССОВЫМ ЧИСЛОМ (А) элемента и ЗАРЯДОМ ЯДРА (Z) его атома.
N=A-Z
Успехов!

slava mikailov

Знаток

(317)

4 года назад

Источник