A composição do núcleo do átomo. Um cálculo de prótons e nêutrons

De acordo com os conceitos modernos, o átomo consiste num núcleo e nos elétrons que o rodeiam. O núcleo do átomo, por sua vez, consiste em partículas elementares menores - um certo número de prótons e nêutrons (que são comumente chamados de núcleons), interligados por forças nucleares.

O número de prótons no núcleo determina a estrutura da casca do elétron de um átomo. E, a casca do elétron determina as propriedades físicas e químicas da substância. O número de prótons corresponde ao número de série de um átomo no sistema periódico de elementos químicos desenvolvido por Mendeleiev, também conhecido como o número de carga, número atômico, numeral atômico. Por exemplo, o átomo de hélio tem 2 prótons. Ele é colocado sob o número 2 no sistema periódico, e é denotado como He₂. A letra latina Z é usada como um símbolo para indicar o número de prótons. Ao registrar as fórmulas, muitas vezes o número, indicando a quantidade de prótons, está localizado abaixo do símbolo do elemento, tanto para a direita como para a esquerda: He₂ / ₂He.

O número de nêutrons corresponde a um certo isótopo deste ou daquele elemento. Isótopos são os elementos com o número atômico igual (um número igual de prótons e elétrons) mas com números de massa diferentes. O número de massa é o número total de nêutrons e prótons no núcleo de um átomo (é denotado pela letra latina A). Ao registrar as fórmulas o número de massa é indicado no topo do símbolo do elemento em um lado ou outro: He⁴₂/⁴₂He (o isótopo do hélio é hélio -4)

Assim, para identificar o número de nêutrons em um isótopo específico, o número de prótons deve ser subtraído do número de massa total. Por exemplo, nós sabemos que um átomo de hélio-4 He⁴₂ tem 4 partículas elementares, uma vez que o número de massa do isótopo é 4. Os mesmo tempo, sabemos que He⁴₂ tem 2 prótons. Tendo subtraído 2 (o número de prótons) de 4 (o número de massa total) nós adquirimos 2- o número de nêutrons no núcleo do hélio-4.

PROCESSO DE CÁLCULO DO NÚMERO DE PARTÍCULAS PO FANTASMAS NO NÚCLEO DO ÁTOMO Como exemplo, não é coincidência que tenhamos considerado Hélio-4 (He⁴₂), cujo núcleo consiste em dois prótons e dois nêutrons. Como o núcleo de hélio-4, chamado de partícula alfa (partícula-α), tem a maior eficiência em reações nucleares, é frequentemente usado para experimentos nessa direção. Vale a pena notar que o símbolo α é frequentemente usado em vez de He⁴₂ nas fórmulas das reações nucleares.

Rutherford conduziu a primeira reação de transformação nuclear que é conhecida na história oficial da física, exatamente com o envolvimento de partículas alfa. No curso da reação, o núcleo do isótopo de nitrogênio (N¹⁴₇) foi “atingido” por partículas-α (He⁴₂) e como resultado foi produzido isótopo de oxigênio (O¹⁷₈) e um próton (p¹₁).

Esta reação nuclear é a seguinte:

Realizamos um cálculo do número de partículas Po fantasmas antes e depois desta transformação.

SÃO NECESSÁRIOS OS SEGUINTES PASSOS PARA CALCULAR O NÚMERO DE PARTÍCULAS PO FANTASMAS.
Passo 1. Calcular o número de nêutrons e prótons em cada núcleo:
- O número de prótons está no indicador inferior;
- Vamos obter o número de nêutrons ao subtrair o número de prótons (o indicador inferior) do número de massa total (indicador superior).

Passo 2. Calcular o número de partículas Po fantasmas no núcleo do átomo:
- multiplicar o número de prótons pelo número de partículas Po fantasmas contidas em um próton
- multiplicar o número de nêutrons pelo número de partículas Po fantasmas contidas em um nêutron;

Passo 3. Somar o número de partículas Po fantasmas:
- somar o número de partículas Po fantasmas calculadas nos prótons com o número calculado de partículas Po fantasmas nos nêutrons nos núcleos antes da reação;
- somar o número de partículas Po fantasmas calculadas nos prótons com número calculado de partículas Po fantasmas nos nêutrons nos núcleos depois da reação.
- comparar o número de partículas Po fantasmas antes da reação com o número de partículas Po fantasmas após a reação.

EXEMPLO DE CÁLCULO DETALHADO DO NÚMERO DE PARTÍCULAS PO FANTASMAS NOS NÚCLEOS ATÔMICOS.
(A reação nuclear com partículas-α (He⁴₂), realizada por E. Rutherford em1919)

ANTES DA REAÇÃO: (N¹⁴₇ + He⁴₂)
N¹⁴₇

Número de prótons: 7
Número de nêutrons: 14-7 = 7
Número de partículas Po fantasmas:
Em 1 próton há 12 Po, portanto em 7 prótons: (12 х 7) = 84;
Em 1 nêutron há 33 Po, portanto em 7 nêutrons: (33 х 7) = 231;
O número total de partículas Po fantasmas no núcleon é: 84+231 = 315

He⁴₂
Número de prótons – 2
Número de nêutrons 4-2 = 2
Número de partículas Po fantasmas:
Em 1 próton há 12 Po, portanto, em 2 prótons: (12 х 2) = 24
Em 1 nêutron há 33 Po, portanto em 2 nêutrons: (33 х 2) = 66
O número total de partículas Po fantasmas no núcleo é: 24+66 = 90

O número de partículas Po fantasmas antes da reação

N¹⁴₇ + He⁴₂
315 + 90 = 405

APÓS A REAÇÃO (O¹⁷₈) и один протон (p¹₁):
O¹⁷₈
Número de prótons: 8
Número de nêutrons: 17-8 = 9
Número de partículas Po fantasmas:
Em 1 próton há 12 Po, portanto em 8 prótons: (12 х 8) = 96
Em 1 nêutron há 33 Po, portanto em 9 nêutrons: (9 х 33) = 297
O número total de partículas Po fantasmas no núcleo é: 96+297 = 393

p¹₁
Número de prótons: 1
Número de nêutrons: 1-1=0
Número de partículas Po fantasmas:
Há 12 Po em 1 próton.
Não há nêutrons.
O número total de partículas Po fantasmas no núcleo é 12

No total, o número de partículas Po fantasmas após a reação é:
(O¹⁷₈ + p¹₁):
393 + 12 = 405

Vamos comparar o número de partículas Po fantasmas antes de depois da reação:

Antes	Depois
405	405

O número de partículas Po fantasmas antes e depois da reação é igual.

AQUI ESTÁ UM EXEMPLO DA FORMA DE CÁLCULO CONCISA DO NÚMERO DE PARTÍCULAS PO FANTASMAS NA REAÇÃO NUCLEAR.

Aqui e mais adiante os cálculos do número de partículas Po fantasmas são dados em uma forma concisa, que exibe o número total de partículas Po fantasmas em cada núcleo, bem como sua soma antes e depois da reação.

A reação nuclear bem conhecida é a reação de interação de partículas-α com um isótopo de berílio, no curso do qual o nêutron foi descoberto pela primeira vez. Ele manifestou-se como uma partícula independente como resultado da transformação nuclear. Esta reação foi levada a cabo em 1932 pelo físico inglês James Chadwick. A fórmula da reação é:

213 + 90 → 270 + 33 - o número de partículas Po fantasmas em cada núcleo

303 = 303 - o número total de partículas Po fantasmas antes e após a reação

O número de partículas Po fantasmas antes e depois da reação é igual.

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A composição do núcleo do átomo. Um cálculo de prótons e nêutrons

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