Массовое число - Mass number
| Ядерная физика |
|---|
 |
| Ядро · Нуклоны (п, п ) · Ядерное дело · Ядерная сила · Ядерная структура · Ядерная реакция |
Нуклиды классификация Изотопы - равный Z Изобары - равный А Изотоны - равный N Исодиаферы - равный N − Z Изомеры - равно всем вышеперечисленным Зеркальные ядра – Z ↔ N Стабильный · Магия · Даже странно · Гало (Борромео ) |
Ядерная стабильность |
Высокоэнергетические процессы |
Термоядерная реакция Процессы: Звездный · Большой взрыв · Сверхновая звезда Нуклиды: Изначальный · Космогенный · Искусственный |
Ученые Альварес · Беккерель · Быть · А. Бор · Н. Бор · Чедвик · Кокрофт · Ir. Кюри · Пт. Кюри · Пи. Кюри · Склодовская-Кюри · Дэвиссон · Ферми · Хан · Дженсен · Лоуренс · Майер · Meitner · Олифант · Оппенгеймер · Proca · Перселл · Раби · Резерфорд · Soddy · Strassmann · Ąwitecki · Сцилард · Кассир · Томсон · Уолтон · Вигнер |
В массовое число (символ А, от немецкого слова Atomgewicht [атомный вес]),[1] также называется атомное массовое число или число нуклонов, - общее количество протоны и нейтроны (вместе известные как нуклоны ) в атомное ядро. Это примерно равно атомный (также известен как изотопический) масса из атом выражено в атомные единицы массы. Поскольку протоны и нейтроны являются барионы, массовое число А идентичен барионное число B ядра (а также всего атома или ион ). Массовое число у каждого разное. изотоп из химический элемент. Следовательно, разница между массовым числом и атомный номер Z дает количество нейтронов (N) в данном ядре: N = А − Z.[2]
Массовое число пишется либо после названия элемента, либо в виде надстрочный индекс слева от символа элемента. Например, наиболее распространенный изотоп углерод является углерод-12, или 12
C
, который имеет 6 протонов и 6 нейтронов. Полный символ изотопа также будет иметь атомный номер (Z) в виде нижнего индекса слева от символа элемента непосредственно под массовым числом: 12
6C
.[3]
Изменение массового числа при радиоактивном распаде
Различные типы радиоактивный распад характеризуются изменением их массового числа, а также атомный номер, согласно Закон радиоактивного смещения Фаянса и Содди. Например, уран-238 обычно распадается альфа-распад, где ядро теряет два нейтрона и два протона в виде альфа-частица. Таким образом, атомный номер и количество нейтронов уменьшаются каждое на 2 (Z: 92 → 90, N: 146 → 144), так что массовое число уменьшается на 4 (А = 238 → 234); результат - атом торий-234 и альфа-частица (4
2Он2+
):[4]
238
92U
→ 234
90Чт
+ 4
2Он2+
С другой стороны, углерод-14 распадается бета-распад, при этом один нейтрон превращается в протон с испусканием электрон и антинейтрино. Таким образом, атомный номер увеличивается на 1 (Z: 6 → 7), а массовое число остается прежним (А = 14), а количество нейтронов уменьшается на 1 (N: 8 → 7).[5] В результате атом азот-14, с семью протонами и семью нейтронами:
14
6C
→ 14
7N
+
е−
+
ν
е
Бета-распад возможен, потому что разные изобары[6] имеют массовые различия порядка нескольких массы электронов. Если возможно, нуклид подвергнется бета-распаду на соседнюю изобару с меньшей массой. В отсутствие других мод распада каскад бета-распадов заканчивается на изобара с наименьшей атомной массой.
Другой тип радиоактивного распада без изменения массового числа - выброс гамма-луч из ядерный изомер или метастабильный возбужденное состояние атомного ядра. Поскольку все протоны и нейтроны остаются в ядре неизменными в этом процессе, массовое число также не изменяется.
Массовое число и изотопная масса
Массовое число дает оценку изотопная масса измеряется в атомные единицы массы (u). Для 12C, изотопная масса равна точно 12, так как атомная единица массы определяется как 1/12 массы 12C. Для других изотопов изотопная масса обычно находится в пределах 0,1 ед. От массового числа. Например, 35Cl (17 протонов и 18 нейтронов) имеет массовое число 35 и изотопную массу 34,96885.[7] Разница между массовым числом атома и его изотопической массой известна как избыток массы. Избыток массы не следует путать с массовый дефект которая является разницей между массой атома и составляющих его частиц (а именно протоны, нейтроны и электроны ).
Есть две причины дефекта / избытка массы:
- Нейтрон немного тяжелее протона. Это увеличивает массу ядер с большим количеством нейтронов, чем протонов, относительно шкалы атомных единиц массы, основанной на 12C с равным количеством протонов и нейтронов.
- Ядерная энергия связи варьируется между ядрами. Ядро с большей энергией связи имеет меньшую полную энергию и, следовательно, меньшую массу согласно теории Эйнштейна. эквивалентность массы и энергии связь E = MC2. Для 35Cl, изотопная масса меньше 35, поэтому это должен быть доминирующий фактор.
Относительная атомная масса элемента
Массовое число также не следует путать с стандартный атомный вес (также называется атомный вес ) элемента, который представляет собой отношение средней атомной массы различных изотопов этого элемента (взвешенное по содержанию) к единая атомная единица массы.[8] Атомный вес - это действительный масса (сделано относительным, т. е. отношением), а массовое число - посчитал число (а значит, целое).
Это средневзвешенное значение может сильно отличаться от почти целочисленных значений для индивидуальных изотопных масс. Например, есть два основных изотопы хлора: хлор-35 и хлор-37. В любом конкретном образце хлора, который не подвергался массовому разделению, будет примерно 75% атомов хлора, которые являются хлор-35, и только 25% атомов хлора, которые являются хлор-37. Это дает хлору относительную атомную массу 35,5 (фактически 35,4527 г /моль ).
Более того, средневзвешенная масса может быть почти целой, но в то же время не соответствовать массе какого-либо природного изотопа. Например, бром имеет только два стабильных изотопа, 79Br и 81Br, естественно присутствует в примерно равных долях, что приводит к стандартной атомной массе брома, близкой к 80 (79,904 г / моль),[9] хотя изотоп 80Br с такой массой нестабильно.
использованная литература
- ^ Дженсен, Уильям Б. (2005). Происхождение символов A и Z для атомного веса и числа. J. Chem. Educ. 82: 1764. ссылка на сайт.
- ^ «Сколько протонов, электронов и нейтронов содержится в атоме криптона, углерода, кислорода, неона, серебра, золота и т. Д.?». Национальный ускорительный комплекс Томаса Джефферсона. Получено 2008-08-27.
- ^ «Элементарные обозначения и изотопы». Онлайн-справка по науке. Архивировано из оригинал на 2008-09-13. Получено 2008-08-27.
- ^ Сухоцкий, Джон. Концептуальная химия, 2007. Стр. 119.
- ^ Курран, Грег (2004). Помощники по домашнему заданию. Карьера Пресса. стр.78–79. ISBN 1-56414-721-5.
- ^ Атомы с одинаковым массовым числом.
- ^ Wang, M .; Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Huang, W. J .; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030003-1–030003-442. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ^ «Определение относительной атомной массы ИЮПАК». Международный союз теоретической и прикладной химии. Получено 2008-08-27.[постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Атомный вес и изотопный состав для всех элементов». NIST.
дальнейшее чтение
- Епископ, Марк. «Строение вещества и химических элементов (гл. 3)». Введение в химию. Киральное издательство. п. 93. ISBN 978-0-9778105-4-3. Получено 2008-07-08.