Энергия связи

Удивительно то, что масса ядра меньше суммы масс от­дельных протонов и нейтронов, кото­рые его составляют. Убыль массы (дефект массы) эквивалентна энер­гии, необходимой для связывания яд­ра. Представим, что дефект массы со­ставляет Ат. Тогда энергия, связы­вающая ядро, определяется по фор­муле:

ΔE = Δm * c²

где с—это скорость света.

Если А£ поделить на число нукло­нов в ядре, то получится энергия свя­зи на нуклон. Чем больше это значе­ние, тем более стабильное ядро.

Стабильные нуклиды

Поскольку положительные прото­ны отталкивают друг Друга, то необ­ходимы нейтроны для связывания яд­ра. У более легких элементов число протонов и нейтронов примерно равно. По мере увеличения числа протонов увеличивается и сила, требуемая для связывания ядра, и, следовательно, требуется больше нейтронов, и соот­ношение число нейтронов/число про­тонов становится больше единицы. У более тяжелых элементов число ней­тронов в ядре примерно в 1,5 раза больше числа протонов.

Нестабильные нуклиды

Каждый раз, когда испускается (5- частица, теряется нейтрон и приоб­ретается протон. Поэтому соотноше­ние число нейтронов/число протонов (3-излучением уменьшается.

Когда излучается а-частица, ядро теряет два протона и два нейтрона. Поскольку до излучения было больше нейтронов, чем протонов, то, следова­тельно, соотношение число нейтронов/ число протонов увеличилось.

Таким образом, если соотношение число нейтронов/число протонов выше соотношения стабильности, то испус­кается b-частица, чтобы приблизить­ся к соотношению стабильности. Когда соотношение число нейтронов/число протонов ниже соотношения стабиль­ности, то испускается а-частица, что­бы повысить это соотношение и при­близить его к соотношению стабиль­ности.

Азот ₇¹⁴N стабилен, и его соотно­шение число нейтронов/число прото­нов составляет 1. Когда его бомбар­дируют нейтронами, происходит ядерная реакция ₇¹⁴N+₀¹n=₆¹⁴C+₁¹H. Та­ким образом, образуется углерод ₆¹⁴С, и его соотношение число нейтронов/число протонов составляет 8/6, что пре­вышает 1. Углерод-14 затем испускает р-частицу и образует стабильный ₇¹⁴N, при этом уравнение представляет со­бой ₆¹⁴C-_-1⁰e=₇¹⁴N