1.1 原子核的电荷、质量和半半径-1ppt课件

1、 上世纪初的原子模型发现原上世纪初的原子模型发现原 子核之前）子核之前） J.J.J.J.汤姆生的原子模型：汤姆生的原子模型： 正电荷均匀分布在一个球体内，正电荷均匀分布在一个球体内， 电子镶嵌在其中某些平衡位置电子镶嵌在其中某些平衡位置 上，并作简谐振动。上，并作简谐振动。 1. 1. 核的电荷核的电荷 19061906年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖 1.1 1.1 原子核的的电荷、质量和半径原子核的的电荷、质量和半径 19081908年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 OHN 17114 卢瑟福散射实验结论：卢瑟福散射实验结论： 正电荷集中在原子的中心，即原子核；正电荷集中在原子的中心，即原子核；

2、 线度为线度为1012cm1012cm量级，为原子的量级，为原子的104104量级；量级； 质量为整个原子的质量为整个原子的99.9%99.9%以上；以上； 从此建立了原子的有核模型。从此建立了原子的有核模型。 原子的电中性，要求：原子的电中性，要求： 原子核所带电量与核外电子电量相等，原子核所带电量与核外电子电量相等， 核电荷与核外电子电荷符号相反。核电荷与核外电子电荷符号相反。 即：核电荷即：核电荷ZeZe，核外电子电荷，核外电子电荷ZeZe。 这个假设可以解释原子核的质量和电荷。这个假设可以解释原子核的质量和电荷。 但也遇到了不可克服的困难。但也遇到了不可克服的困难。 与实验和理论不符。

3、与实验和理论不符。 * *小论文：用三种不同方法证明原子核中不含电子？小论文：用三种不同方法证明原子核中不含电子？ 用用 粒子轰击铍，铍放射出穿透粒子轰击铍，铍放射出穿透 力很强的中性粒子，可以将含氢物质中力很强的中性粒子，可以将含氢物质中 的质子击出，并证明其有与质子相近的的质子击出，并证明其有与质子相近的 质量。质量。 实验中放出的不是高能实验中放出的不是高能 ，而是中子。，而是中子。 CnBe 129 核电荷数核电荷数Z同时表示：同时表示： 核内质子数，核的电荷数，核外电子数，原子序数。核内质子数，核的电荷数，核外电子数，原子序数。 原子核由质子和中子组成，原子核由质子和中子组成， 中子

4、和质子统称为核子。中子和质子统称为核子。 中子不带电。质子带正电，电量为中子不带电。质子带正电，电量为e e。 电荷数为电荷数为Z Z的原子核含有的原子核含有Z Z个质子。个质子。 3测量原子核电荷数方法测量原子核电荷数方法-莫塞莱方法莫塞莱方法 2 2原子核物理常用术语及意义原子核物理常用术语及意义 A.A.核素核素nuclidenuclide） 具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种 原子核或原子称为核素。原子核或原子称为核素。 核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同，核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同， 就是不同的核素。就是不同的

5、核素。 N A Z X 12 66 C 12 6 C 12 C Tl 208 86 Pb 208 82 两种核素，两种核素，A同，同，Z、N不同。不同。 Sr 90 38 Y 91 39 两种核素，两种核素，N同，同，A、Z不同。不同。 60Co58Co 两种核素，两种核素，Z同，同，A、N不同。不同。 60Co60m Co 两种核素，两种核素，A、Z、N同，能态不同。同，能态不同。 umn00866492. 1 um p 00727646. 1 gu 24 1066053873. 11 2. 2. 核的质量核的质量 质量质量(u)电荷电荷(e) 中子中子0 质子质子1 电子电子1 ume)1

6、836/1( Ce 19 10602176462. 11 原子核由中子和质子组成，中子不带电，原子核由中子和质子组成，中子不带电， 质子带单位正电荷。中子和质子质量相当，分别约质子带单位正电荷。中子和质子质量相当，分别约 等于一个原子质量单位。核中中子和质子统称为核等于一个原子质量单位。核中中子和质子统称为核 子，数目以子，数目以A A表示，表示，A A称为核子数或质量数，核中质称为核子数或质量数，核中质 子数记为子数记为Z Z，中子数记为，中子数记为N N。常用如下形式表示一个。常用如下形式表示一个 原子核：原子核： Z A N X 1 1原子核的表示原子核的表示 Z A N X 核子数核子

7、数A A 质子数质子数Z Z 中子数中子数N N 元素符号元素符号X X 某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称 为同位素丰度。为同位素丰度。 具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元 素的同位素。素的同位素。( (即即Z Z相同，相同，N N不同，在元素周期表中处于不同，在元素周期表中处于 同一个位置，具有基本相同化学性质。同一个位置，具有基本相同化学性质。) ) B.B.同位素同位素isotopeisotope和同位素丰度和同位素丰度 235 92U 238 92U 铀的二种同位素。铀的二种同位素。 1

8、1 H 2 1 H 3 1 H 氢的三种同位素；氢的三种同位素； 16O17O18O 99.756%、0.039%、0.205% 1 1 H 2 1 H 99.985%、0.015% C.C.同中子异荷素同中子异荷素isotoneisotone） D.D.同量异位素同量异位素isobarisobar） 质量数质量数A A相同，质子数相同，质子数Z Z不同的核素。不同的核素。 中子数中子数N N相同，质子数相同，质子数Z Z不同的核素。不同的核素。 1 2 1 H 2 3 1 He 6 14 8 C 8 16 8 O 也称为同中子素或同中异位素。也称为同中子素或同中异位素。 18 40Ar 19

9、 40K 40 95Zr 41 95Nb E.E.同质异能素同质异能素isomerisomer）（同核异能素）（同核异能素） 质子数质子数 Z Z 和中子数和中子数 N N 均相同，而能态不同的核素。均相同，而能态不同的核素。 87 38 Sr 同质异能态：同质异能态： 同质异能素所处的能态，是寿命比较长的激发态。同质异能素所处的能态，是寿命比较长的激发态。 87 38 m Sr 激发态半衰期为激发态半衰期为2.81hr2.81hr。 87 38 m Sr 锶锶 F.F.偶偶A A核：核： 奇奇A A核：偶奇核核：偶奇核(e-o(e-o核核) )、奇偶核、奇偶核(o-e(o-e核核) )。 奇

10、中子核，奇中子核， 奇质子核。奇质子核。6 13 7 C 17 35 18 Cl 镜像核：中子数镜像核：中子数N N、质子数、质子数Z Z互换的核素。互换的核素。 3 7 4 Li 4 7 3 Be 中子数中子数N N、质子数、质子数Z Z 均为偶数的核素。均为偶数的核素。 2 4 2 He 20 46 26 Ca 偶偶核偶偶核(e-e(e-e核核) ) 3 6 3 Li 中子数中子数N、质子数、质子数Z 均为奇数的核素。均为奇数的核素。 15 32 17 P 奇奇核奇奇核(o-o(o-o核核) ) 2) 2) 核素图及核素图及稳稳 定曲线定曲线 核素图核素图 稳定曲线稳定曲线 核素图及核素图

11、及稳定曲线的特点：稳定曲线的特点： A.A.核素图包括核素图包括300300多个天然存在的核素多个天然存在的核素( (其中稳定核其中稳定核 素素280280多个，放射性核素多个，放射性核素3030多个多个) )及及16001600多个人工放多个人工放 射性核素。射性核素。 B.B.稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线，稳定曲稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线，稳定曲 线在轻核靠近线在轻核靠近 Z ZN N 线，而对重核则线，而对重核则 N Z.N Z. C.C.偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核素，易发生偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核素，易发生 衰变；下方的核素为缺中子核素，易发生衰变；下方的核

12、素为缺中子核素，易发生 衰变。衰变。 稳定核素的奇偶分类表：稳定核素的奇偶分类表： Z N名名 称称稳定核素数目稳定核素数目 e e偶偶核偶偶核166166 e o偶奇核偶奇核5656 o e奇偶核奇偶核5353 o o奇奇核奇奇核9 9 偶偶核最稳定，稳定核最多；其次是奇偶核和偶奇偶偶核最稳定，稳定核最多；其次是奇偶核和偶奇 核；而奇奇核最不稳定，稳定核素最少。核；而奇奇核最不稳定，稳定核素最少。 3 3核的质量测量核的质量测量 1.3 1.3 核的半径核的半径 实验表明，原子核的线度比原子的线度实验表明，原子核的线度比原子的线度1010m小得多，小得多， 为为1014 15m量级。量级。

13、原子核的形状作为一级近似可以看作球形。原子核的形状作为一级近似可以看作球形。 由于原子核有角动量，略呈旋转椭球形。由于原子核有角动量，略呈旋转椭球形。 原子核的半径原子核的半径,根据测量方法：根据测量方法： 与与 A1/3 A1/3 成正比。成正比。 fmAR 31 10. 040. 1 核力半径：核力半径： （a a核力作用半径核力作用半径 1 3 0 Rr A AArRV 3 0 3 3 4 3 4 重要结论：重要结论： 原子核半径近似正比于原子核半径近似正比于A1/3， 原子核体积近似正比于原子核体积近似正比于A。 C)C)原子核的密度：原子核的密度： 383 33 0 3 10 / 4/34 AA ncm VRr 代入：代入：gm N 24 1066.1 得：得： 38 /1066. 1cmtnmN N 结论：原子核密度为常数，且非常大。结论：原子核密度为常数，且非常大。 氦核(质量数4，电荷数2)的大小为： 5rfm 假设氦核中有电子，那么电子的德布罗意波长假设氦核中有电子，那么电子的德布罗意波长 不能大于不能大于2r2r