Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерные реакции и законы сохранения.

Дефект масс атомных ядер. Энергия связи атомного ядра. Нуклоны в атомном ядре связаны между собой ядерными силами, поэтому, чтобы разделить ядро на составляющие его отдельные протоны и нейтроны, необходимо затратить большую энергию. Минимальная энергия, необходимая для разделения ядра на составляющие его нуклоны, называется энергией связи ядра. Такая же по величине энергия освобождается, если свободные нейтроны и протоны соединяются и образуют ядро. Точные масс-спектроскопические измерения масс ядер показали, что масса покоя атомного ядра меньше суммы масс покоя свободных нейтронов и протонов, из которых образовалось ядро. Разность между суммой масс покоя свободных нуклонов, из которых образовано ядро, и массой ядра называется дефектом массы:

Этой разности масс m соответствует энергия связи ядра Есв, определяемая соотношением Эйнштейна:

или, подставив выражение для  m, получим:

Энергию связи обычно выражают в мегаэлектронвольтах  Определим энергию связи, соответствующую одной атомной единице массы (, скорость света в вакууме ):

.

Переведем полученную величину в электронвольты:

В связи с этим на практике удобнее пользоваться следующим выражением для энергии связи:

,

где множитель m выражен в атомных единицах массы.

Важной характеристикой ядра служит удельная энергия связи ядра, т.е. энергия связи, приходящаяся на нуклон:

.

Чем больше , тем сильнее связаны между собой нуклоны.

Законы сохранения при радиоактивных распадах и ядерных реакциях. Атомное ядро, испытывающее распад, называется материнским, возникающее ядро - дочерним. Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми правилами смещения, позволяющими установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра. Правила смещения являются следствием двух законов, выполняющихся при радиоактивных распадах.

1. Закон сохранения электрического заряда: сумма зарядов возникающих ядер и частиц равна заряду исходного ядра.

2. Закон сохранения массового числа: сумма массовых чисел возникающих ядер и частиц равна массовому числу исходного ядра.

Альфа распад.

- лучи представляют собой поток ядер . Распад протекает по схеме

,

– химический символ материнского ядра, - дочернего.

Альфа распад обычно сопровождается испусканием дочерним ядром - лучей.

Из схемы видно, что атомный номер дочернего ядра на 2 единицы меньше, чем у материнского, а массовое число на 4 единицы, т.е. элемент, получившейся в результате - распада, будет расположен в таблице Менделеева на 2 клетки левее исходного элемента.

Пример:

.