原子核及原子核的轉(zhuǎn)變

　　一、原子核

　　原子核（nucleus)是由帶正電的質(zhì)子（proton)和不帶電的中子（neutron)組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子(nucleon)。在中性原子中，原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于核外電子數(shù)，也代表核電荷數(shù)，稱為原子序數(shù)，用Z表示。原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和稱為質(zhì)量數(shù)，用A表示。原子核內(nèi)的中子數(shù)即為A-Z，若以X代表某種元素，則 ^A_ZX表示元素的原子核組成。

　�。ㄒ�)元素（element)：原子核內(nèi)具有相同電荷數(shù)的同一類原子稱為元素。

　�。ǘ�)核素（nuclide)：原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)完全相同的一類原子稱為核素。³²P和⁶⁰Co等具有放射性，稱為放射性核素。

　�。ㄈ�)同位素（isotope)：一種元素可以包含多種核素，這些原子核中的質(zhì)子數(shù)都相同，但中子數(shù)不相同。同一種元素的各種核素又稱為同位素，因?yàn)樗鼈冊(cè)凇霸�素周期表”中占同一位置，例如�?SUP>1H、²H、³H是不同的核素，但它們都是氫元素，故把它們叫同位素。醫(yī)學(xué).全在.線www.med126.com

　�。ㄋ�)同質(zhì)異能素（isomer)：兩種核素若中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同，而僅僅是能量狀態(tài)不同，被稱為同質(zhì)異能素。例如：⁹⁹Tc^m與⁹⁹Tc是同質(zhì)異能素。

　　二、質(zhì)量、能量守恒和原子核結(jié)合能

　�。ㄒ�)質(zhì)量虧損（mass defect)

　　原子核是由中子和質(zhì)子組成，但原子核的質(zhì)量與核內(nèi)中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量之和并不相等。例如：

　　氦原子的質(zhì)量M()＝4.002603原子質(zhì)量單位（u)

　　氫原子的質(zhì)量M()＝1.007825u

　　中子的質(zhì)量M(n)＝1.008665u

　　氦核（)是由2個(gè)質(zhì)子（即2個(gè)氫原子)與2個(gè)中子組成的，把2個(gè)氫原子和2個(gè)中子的質(zhì)量相加為：

　　2×M()＋2×M(n)＝2×1.007825u＋2×1.008665u＝4.032980u與氦（)的原子量不相等，其差值為：

　　△M＝[2M（)＋2M(n)]－M（)＝4.032980u－4.002603u＝0.030377u

　　以上計(jì)算表明，當(dāng)二個(gè)中子和二個(gè)質(zhì)子組成一個(gè)氦核時(shí)，要損失△M＝0.030377u的質(zhì)量。對(duì)于其它所有的原子核，都可通過(guò)計(jì)算證明，原子核的質(zhì)量并不等于其核內(nèi)中子質(zhì)量和質(zhì)子質(zhì)量之和，△M即為“質(zhì)量虧損”。

　�。ǘ�)核力（nuclear potential)

　　原子核是由核子(中子和質(zhì)子)組成的，在核內(nèi)的核子間還存在著一種特殊的相互作用力——核力。它的特性是：核力是“短程作用”的力；核力作用與核子帶不帶電無(wú)關(guān)；核力具有“飽和”的性質(zhì)，一個(gè)核子只能與鄰近的、而不能同所有的核子都起相互作用。

　　原子核是由核子依靠核力相吸而緊密地結(jié)合在一起構(gòu)成。核子在組成原子核時(shí)，必然會(huì)對(duì)外作功，即放出能量。

　　（三)質(zhì)量和能量聯(lián)系定律

　　質(zhì)量和能量是物質(zhì)同時(shí)具有的兩種屬性。任何具有一定質(zhì)量的物質(zhì)必然與一定的能量相聯(lián)系。

　　設(shè)：E＝能量（J)，M＝質(zhì)量（kg)，C＝光速（3×10⁸m/s)，則E＝MC²

　　在任何有能量變化的場(chǎng)合總是伴隨著有質(zhì)量的變化。同樣如果任何物質(zhì)的質(zhì)量改變了，那么它相應(yīng)的能量也發(fā)生改變。

　　（四)原子核結(jié)合能（binding energy of nucleus)

　　若干個(gè)核子結(jié)合成原子核時(shí)釋放出來(lái)的能量叫該原子核的結(jié)合能。結(jié)合能越大，表示核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量也越大，也表示這個(gè)核結(jié)合得越緊。原子核的結(jié)合能與核的質(zhì)量數(shù)（即核子數(shù))的比值稱為“核子的平均結(jié)合能”（圖1-1)。

圖1－1　核子平均結(jié)合能曲線

　　對(duì)于質(zhì)量數(shù)為中等數(shù)值的那些原子核，每一個(gè)核子的平均結(jié)合能最大；而質(zhì)量數(shù)較大的重核區(qū)，或較小的輕核區(qū)的原子核中，核子的平均結(jié)合能都比較小，因此，當(dāng)重原子核分裂成中等質(zhì)量的核時(shí)，核子在較輕的核內(nèi)會(huì)結(jié)合得更緊密，就可能會(huì)大量釋放能量；當(dāng)兩個(gè)較輕的核發(fā)生聚合時(shí)，釋放出的能量更大。

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