原子核

原子核-内部结构模型图
原子核-内部结构模型图
  中文名称:原子核   英文名称:atomic nucleus   其他名称:核   定义:原子中带正电的核心。由质子和中子两种粒子组成的量子多体系统。   所属学科:电力(一级学科) ;核电(二级学科)   原子核,是原子的组成部分,位于原子的中央,占有原子的大部分质量。组成原子核的有中子质子。当周围有和其中质子等量的电子围绕时,构成的是原子。原子核极其渺小,如果原子是一座大厦的大小,那么原子核只像有大厦里的一张桌子那么大。  发现电子的约瑟夫·汤姆孙是第一位阐述原子的内部结构,其原子模型称为梅子布丁模型,物理学家们还发现,三种类型的辐射来自原子,它们命名为α, β和伽马辐射。1911年由莉泽·迈特纳和奥托·哈恩,由詹姆斯·查德威克在1914年发现了β-衰变谱是连续而非离散。
原子核-内部结构模型表
原子核-内部结构模型表

概述

 
图为氦原子的原子及其原子核构想图,在原子核当中(细图),红色代表质子,蓝色代表中子
图为氦原子的原子及其原子核构想图,在原子核当中(细图),红色代表质子,蓝色代表中子
 原子核是原子中带正电的核心,它由质子中子(统称为核子)组成,原子的质量几乎全集中于此。1911年E.卢瑟福根据用α粒子对金箔的散射实验结果提出了原子核(简称核)的概念。原子的直径约为10-10米,而核的直径约为10-14~10-15米。1个原子由一定数目的电子和1个核组成。1个电子的质量仅为氢原子质量的1/1840,带有1个负的元电荷。所以核具有与原子序数Z相等的正的元电荷和除电子以外的全部质量。一般也用质量数A近似表示核的质量单位。A=Z+N,N是中子数。通常用核内的Z和N表征一种核。质子和中子在核内依靠核力结合在一起。如果N 和Z的比例适当,核具有显著的稳定性;如果比例不适当,核会变得不稳定,导致放射性衰变。即使是稳定的核,当外界提供足够能量的轰击粒子时,也可以发生核反应。核本身不但具有一定的结构,还具有自旋、磁矩、电四极矩、宇称和统计性等核性质。在讨论核的性质时,核内Z和N的奇偶数关系很重要。因此常常把核分成偶偶核、奇偶核、偶奇核和奇奇核四类。

核组成

  原子核受核力影响由质子和中子(两种重子)组成,这些重子进一步组成的亚原子粒子基本被称为夸克的约束。  将质子和中子约束在原子核内的能量称作束缚能,一般而言,原子量58到62的能量的束缚能最大,此即所谓的“铁峰顶”。据目前所知,原子量小于62的元素,核聚变反应会释放能量,原子量大于62的元素,核裂变反应则释放能量。

核的大小

  原子核的尺度在10 − 15m,与原子相比原子核很小,它的体积只占原子体积的几千亿分之一。然而,在这极小的原子核里却集中了约99.95%的原子质量。

同位素和核素

  同位素的原子在细胞核中同属于某一化学元素,某一元素含有不同的中子数目,则称为该元素的同位素。不同同位素的同一元素有着非常相似的化学性质。