Стр. 51 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
49
n ↔ p+ + π - и p+ ↔ n + π +
Это превращение в атомных ядрах происходит непрерывно и является при-
чиной сил, действующих между нуклонами (так называемые обменные силы).
Таким образом, протон и нейтрон собственно не являются независимыми
друг от друга элементарными частицами, а представляют собой два различных
состояния частицы одного и того же вида – нуклона.
Нуклоны в атомных ядрах, несмотря на отталкивание положительно за-
ряженных протонов друг от друга, очень сильно связаны между собой. Об этом
свидетельствует высокая стабильность ядер и тот факт, что для расщепления
ядра требуется чрезвычайно высокая энергия (до нескольких МэВ), в миллионы
раз превосходящая энергию химических реакций (< 10 эВ). Сила, связывающая
нуклоны, не идентична силе всемирного тяготения; как показывают расчеты,
если бы действовала только эта сила, ядро распалось бы вследствие электроста-
тического отталкивания протонов. Ядерные силы имеют совсем другую приро-
ду и подчиняются совершенно другим законам. Эти силы очень велики на
ничтожно малых расстояниях между нуклонами, но резко падают с увеличени-
ем этого расстояния, а при l > 10-13 см исчезают совсем.
Сила притяжения между двумя протонами точно равна силе притяжения
двух нейтронов или протона и нейтрона, находящихся на одинаковом расстоя-
нии, что свидетельствует о том, что ядерные силы не зависят от заряда.
Ядра, состоящие только из одних протонов (двух или нескольких), не-
известны. Это означает, что сила притяжения не может скомпенсировать от-
талкивание двух заряженных протонов. Следовательно, нейтрон в атомном
ядре играет роль как бы связки, повышая силу притяжения и не меняя силу от-
талкивания.
Волновой характер атомного ядра не проявляется в такой степени, как у
электрона: длина волны, соотвествующая самому малому атомному ядру, со-
стоящему из одного протона и имеющего массу, в 1836 раз большую массы
электрона, составляет порядка 10-11 см, т.е. на 3–4 порядка меньше размеров
атомов и молекул. Поэтому атомное ядро можно рассматривать как механиче-
ски локализованный (материальный) объект.
Вес атома, или его массовое число, определяется суммой: А = Σn + Σp.
Поскольку массы атомов имеют порядок 10-27 кг, то оперировать такими ве-
личинами в технических и других расчетах очень трудно. Поэтому за 1 а.е.м.
(атомная единица массы) была принята величина, равная 1,66.10-27 кг. Посколь-
ку один элемент отличается от другого только числом протонов и нейтронов, то
в относительных единицах мы имеем целочисленные значения. Например, уг-
лерод имеет вес, равный 12, азот – 14, натрий – 23, свинец – 204 и т.д.