1.1 原子核的电荷、质量和半半径

第一章

原子核的基本性质

1）原子的核式模型

1871～1937

19081908年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖其他主要贡献：1919年，1920年，预言中子存在O

H N 17

1

14

+→+α培养了12位诺贝尔奖获奖者

1909年卢瑟福α散射试验，1911年提出原子的核式模型。

卢瑟福散射实验结论：

•正电荷集中在原子的中心，即原子核；

•线度为10–12cm量级，为原子的10–4量级；

•质量为整个原子的99.9%以上；

从此建立了原子的有核模型。

从此建立了原子的有核模型。

原子的电中性，要求：

•原子核所带电量与核外电子电量相等，•核电荷与核外电子电荷符号相反。

即：核电荷Ze，核外电子电荷–Ze。

2）中子的发现与原子核的组成

发现中子之前，人们猜测原子核是由质子和电子组成的。

这个假设可以解释原子核的质量和电荷。

但也遇到了不可克服的困难。

与实验和理论不符。

*小论文：用三种不同方法证明原子核中不含电子？

19321932年查德威克年查德威克年查德威克(J. Chadwick)(J. Chadwick)(J. Chadwick)发现

发现中子。(据此获据此获193519351935年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖))1891～1974

用

用 α 粒子轰击铍，铍放射出穿透力很强的中性粒子，可以将含氢物质中的质子击出，并证明其有与质子相近的质量。

实验中放出的不是高能γ，而是中子。

C

n Be 12

9+→+α

核电荷数Z 同时表示：

核内质子数，核的电荷数，核外电子数，原子序数。

原子核由质子和中子组成， 中子和质子统称为核子。中子不带电。质子带正电，电量为e 。 电荷数为Z 的原子核含有Z 个质子。

中子发现后，海森堡(W.Heisenberg )很快提出，原子核由质子和中子组成，并得到实验支持。

1901～1976因量子力学方面贡献，获1932年诺贝尔物理奖

3）测量原子核电荷数方法----莫塞莱方法

2）原子核物理常用术语及意义A.核素（nuclide ）

具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种原子核或原子称为核素。

核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同，就是不同的核素。

N A Z X

1266C

126

C 12C

Tl 20886Pb 20882 两种核素，A 同，Z 、N 不同。Sr 9038Y 9139两种核素，N 同，A 、Z 不同。60

Co 58

Co 两种核素，Z 同，A 、N 不同。60

Co 60m Co

两种核素，A 、Z 、N 同，能态不同。

某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称为同位素丰度。

具有相同原子序数但质量数不同的核素称为某元素的同位素。(即Z 相同，N 不同，在元素周期表中处

于同一个位置，具有基本相同化学性质。于同一个位置，具有基本相同化学性质。)

)B.同位素（isotope ）和同位素丰度

235

92U 23892

U 铀的二种同位素。1

1H

21H 31H 氢的三种同位素；16O 17O 18O 99.756%、0.039%、0.205%

1

1H 21H

99.985%、0.015%

C.C.同中子异荷素（

同中子异荷素（isotone ）D.D.同量异位素（

同量异位素（isobar ）质量数A 相同，质子数Z 不同的核素。

中子数N 相同，质子数Z 不同的核素。

12

1H 231He 6148C 8168

O 也称为同中子素或同中异位素。

1840

Ar 1940K 4095Zr 4195N b

E.E.同质异能素（

同质异能素（isomer ）（同核异能素）质子数质子数 Z 和中子数中子数

N 均相同，而能态不同的核素。87

38Sr 同质异能态：

同质异能素所处的能态，是寿命比较长的激发态。同质异能素所处的能态，是寿命比较长的激发态。8738m Sr 激发态半衰期为激发态半衰期为2.81hr 2.81hr 2.81hr。

。87

38m Sr 锶

核素图及ββ稳2) 核素图及

定曲线

核素图

β稳定曲线

稳定曲线``

核素图及核素图及β

β稳定曲线的特点：

A.A.核素图包括

核素图包括300多个天然存在的核素(其中稳定核素280280多个，放射性核素多个，放射性核素多个，放射性核素303030多个多个多个)

)及1600多个人工放射性核素。

B.B.稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线，稳定曲

稳定同位素几乎全落在一条光滑的曲线，稳定曲线在轻核靠近轻核靠近 Z ＝N 线，而对重核则对重核则

N > Z .C.C.偏离稳定曲线上方的核素为

偏离稳定曲线上方的核素为丰中子核素，易发生β－衰变；下方的核素为缺中子核素，易发生易发生β

β＋衰变。

3）核的质量测量