原子核由什么構成
原子核由什么構成
1911年,歐內斯特·盧瑟福在驗證湯普森的梅子布丁模型時發(fā)現了原子核。
原子核(Atomic nucleus)是原子的主要組成部分,位于原子的**,約占原子99.95%的質量,原子核的密度極大,核密度約為10^14g/cm^3。
組成原子核的有不帶電的中子和帶正電的質子(兩種重子各由紅藍綠三色3個夸克組成)。
當周圍有和其中質子等量的電子圍繞時,構成的是原子。原子核極其渺小,如以鈾的的原子半徑/原子核半徑比例是26634,而以氫的的原子半徑/原子核半徑比例是是60250。但在這極小的原子核里卻集中了99.95%原子的質量。
原子核里有π介子在質子與中子間來回穿梭(傳遞強核力),中子會放出π-介子變?yōu)橘|子,質子又會放出π+介子變回中子,原子核里的質子與中子借著π介子來回穿梭,互相轉變就是強核力的作用方式(見下圖)。
原子核由什么構成?
原子核由質子和中子構成,并可通過能量的散失而進行結構的重新組合,同時,額外的能量也將以射線、熱等形式釋放出來。
在地球上所產生的一般化學反應比起這種核反應發(fā)生的次數要頻繁得多,而且與一般化學反應相比百科,這種核反應的開始、停止和持續(xù)都困難得多。
因此,在19世紀末期之前,并未引起人們的充分重視。
此外,還有一個真正原因在于由于放射性反應非常緩慢,因此在特定時間內所釋放出的能量也是微乎其微的,而自然界的核反應的發(fā)生與放射性活動有著密切的關聯。
在核反應中,一定質量的物質所釋放出的全部能量比在化學反應中由相同質量的物質所釋放出的全部能量要巨大得多。因此,雖然由逐漸收縮所引起的化學反應產生的動能不足以支持太陽的生命時間,但核能卻可以,不過得需要科學家們找出相應的核反應類型。
地球上自發(fā)形成的核反應中包含有大量的鈾原子和釷原子。
在放射反應發(fā)生的過程中,部分鈾原子和釷原子被分解成碎片,于是能量就產生了。如果在我們所說的裂變過程中,鈾原子和釷原子質量或多或少地減少一半,那么,所產生的能量將更多。但是即便是這樣,在上述反應過程中所產生的能量也不足以維持太陽的生命歷程,而且太陽本身所包含的這些原子也只是微量的。
對于中等尺寸的原子來說,它們包含的能量就更少。在普通的放射性反應或裂變過程中,原子如同滑坡一樣,當原子量較大的原子裂變成較小的原子時,將釋放出能量。同樣的現象也發(fā)生在小質量的原子聚合成重原子的過程中。
假設氫原子(最輕的原子)能聚成氦原子(次輕原子),這個過程中,由給定重量的氫原子產生的熱量遠遠大于同重量鈾原子產生的熱量。
根據已知,太陽重量的75%來自于氫,而其余約25%來自于氦,太陽上的氫在聚合的時候為太陽提供了大量的能量,而太陽中豐富的氫的含量將使這個過程持續(xù)10億年之久。
此外,有關核反應的領域還存在一個棘手的問題。
即對于大原子量的原子來說,其狀態(tài)更不穩(wěn)定,也就是說此類原子處于反應的臨界狀態(tài),在極小的作用力的推動下,就將產生衰變,有時在完全自發(fā)的情況下也可能發(fā)生。因此,原子的裂變在適當的條件下應該是極易發(fā)生的。各個氫原子的原子核間排列十分緊密,它們具有產生聚變的可能。但另一方面,由于氫原子中的外部電子活動與宏觀世界中炮彈的活動相類似,因此這種聚變反應在一般條件下又很難發(fā)生。
當兩個氫原子發(fā)生碰撞的時候,各自的外部電子將在碰撞時相互排斥,而**不可能相互靠近。
不過,這種現象只適用于地球上的條件。太陽上的超高溫足以使氫原子之間的化學鍵發(fā)生斷裂,并促使原子核在原子內部不斷運動。強烈的太陽大氣壓將使氫原子緊緊地撞在一起,而其超高溫將促使氫原子運動的速度遠遠超過地球上的氧原子。
這一切現象都將伴有巨大作用力的產生,從而使氫原子的聚合成為可能。
德裔美籍物理學家漢斯·阿爾布瑞特·貝斯曾致力于氫聚變的研究,并在實驗室條件下進行了有關核反應的實驗,同時,根據該實驗對太陽中心發(fā)生相同的反應所應具備的溫度和壓力做出了近似的判斷。在1938年時,貝斯制定出了一套對有關提供太陽存在所需能量的核反應進行研究的**。迄今為止,他的有關理論仍具有權威性。
至此,赫爾姆霍茲疑問終于在一個世紀以后有了正確的答案。
原子核由什么和什么構成?
原子由原子核與核外電子構成。其中原子核又由質子和中子構成,電子在原子內一些特定的穩(wěn)定的軌道上繞核運動。
既然電子在原子核外是分層排布的,那么當有若干個電子時,它們是怎樣分布在不同電子層上的?我們將電子離核遠近把電子層分為第1層、第2層……第7層(或者以K、L、M、N、O、P、Q)表示。
離核近的電子層能量低,離核遠的電子層能量高,第n個電子層最多能容納的電子數為2n2個(例如第1層最多容納2*1^2=2個,第2層最多容納2*2^2=8個)。根據能量**原理,電子總是優(yōu)先占據能量低的電子層(例如C,6個電子其中2個先占據K層,然后4個占據L層)。最外層電子數不能超過8,次外層電子數不能超過18……根據洪特規(guī)則,當電子層處于全滿、全空狀態(tài)比較穩(wěn)定(暫時不討論半滿,因為我這里講的是電子層,而不是spd等軌道)。以鈉原子為例:它的核外電子排布為K2 L8 M1最外層要達到全滿的穩(wěn)定結構,要么失去1個電子成為K2 M8,要么得到7個電子成為K2 M8 L8,失去1個電子比得到7個電子容易得多,所以鈉原子易失去1個電子。
鈉原子失去1個電子后電子數比核電荷數(質子數)少1,帶1個單位正電荷,成為鈉離子(Na+)。以氯原子為例:它的核外電子排布為K2 L8 M7最外層要達到全滿的穩(wěn)定結構,要么失去7個電子成為K2 M8,要么得到1個電子成為K2 M8 L8,失去7個電子比得到1個電子困難得多,所以氯原子易得到1個電子。氯原子得到1個電子后電子數比核電荷數(質子數)多1,帶1個單位負電荷,成為氯離子(Cl-)。
以碳原子為例:它的核外電子排布為K2 L4最外層要達到全滿的穩(wěn)定結構,要么失去4個電子成為K2,要么得到4個電子成為K2 M8,失去4個電子比較困難,得到4個電子也比較困難,所以碳原子不易形成離子,而易與其它原子共用電子來達到最外層8電子的穩(wěn)定結構。在原子中,1個電子帶1個單位負電荷,1個質子帶1個單位正電荷,質子數等于核外電子數,所以原子不帶電。原子得失電子后會轉變成離子:原子得電子帶負電,稱為陰離子,原子失電子帶正電,稱為陽離子。
原子核是什么 由什么組成
原子核,簡稱“核”,位于原子的核心部分,由質子和中子兩種微粒構成。而質子又是由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子又是由兩個下夸克和一個上夸克組成。
擴展資料 什么是原子核 原子核位于原子的核心部分,占了99.96%以上原子的質量,與周圍圍繞的電子組成原子。
原子核由質子和中子構成。而質子又是由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子是則由兩個下夸克和一個上夸克組成。原子核極小,它的直徑在10^-12至10^-13公分之間,體積只占原子體積的幾千億分之一,如果將原子比作地球,那么原子核相當于棒球場大小,而核內的夸克及電子只相當于棒球大小。 原子核的密度極大,約為10^14克/立方公分。
原子核內部結構可由核殼層模型部分描述,當質子或核子分別從各自**殼層向上填充時,若正好填滿某一個殼層,則稱為質子或中子幻數,此時的`核稱為幻核。 原子核由什么構成的 原子核由質子和中子構成。原子的質子因為數量的一定性決定了元素的種類,但是原子中的中子數量就比較多變了,例如碳原子,就有七個中子的C13以及6個中子的C12。
而不同數量中子數的同種元素也有自己的名稱——同位素,例如上文所說C13和C12就稱為同位素。