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②若只增加中子,因为中子与其他核子没有库仑斥力,但有相互吸引的 核力,所以有助于维系原子核的稳定,所以稳定的重原子核中子数要比 质子数多。 ③由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,若再增大原子核, 一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用,这时候再增加中 子,形成的核也一定是不稳定的。
二、原子核中质子与中子的比例 1.自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致_相__等__。 2.较重的原子核,中子数_大__于__质子数,越重的元素,两者相差越多。
【判一判】 (1)在原子核的组成中,质子数等于中子数。 ( ) (2)原子核大到一定程度,原子核就不稳定了。 ( ) (3)在宇宙演化过程中,只有稳定的原子核长久地留了下来。( )
2.原子核中质子与中子的比例关系: (1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等,但对于较重的原子核中子 数大于质子数,越重的原子核,两者相差越多。 (2)形成原因: ①若质子与中子成对地人工构建原子核,随原子核的增大,核子间的距 离增大,核力和电磁力都会减小,但核力减小得更快。所以当原子核增 大到一定程度时,相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库 仑力,这个原子核就不稳定了。
2.质量亏损: (1)爱因斯坦质能方程_E_=_m_c_2。 (2)质量亏损:原子核的质量_小__于__组成它的核子的质量之和的现象。 (3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,与它们在互相结合 过程中放出的能量ΔE的关系是_Δ__E_=_Δ__m_·__c_2。
3.比结合能应用前景: (1)中等大小的核的比结合能_最__大__,这些核最稳定。 (2)使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成中等 大小的核,都将_释__放__新的结合能。
提示:(1)×。在原子核的组成中,质子数与中子数大致相等,对于较重 的原子核中子数大于质子数。 (2)√。原子核大到一定程度,核力不足以平衡它们之间的库仑力,原子 核就不稳定了。 (3)√。在宇宙演化过程中,只有稳定的原子核长久地留了下来,不稳定 的就瓦解了。
三、结合能和质量亏损 1.结合能和比结合能: (1)结合能:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分 开也需要_能__量__,这就是原子核的结合能。 (2)比结合能(平均结合能):原子核的结合能与_核__子__数__之比称为比 结合能。比结合能_越__大__,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳 定,_中__等__大__小__的核的比结合能最大、最稳定。
【解题探究】 (1)原子核内的质子数与中子数的分配比例是怎样的? 提示:轻核中质子数与中子数大致相等,重核中中子数大于质子数。 (2)原子核能否无节制地增大? 提示:不能。由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,原子 核内的核子越多,原子核越不稳定。
【正确解答】选D。由稳定核的质子数与中子数的关系图像可知,质量 越大的原子核内中子数比质子数多得越多,故A、B错误;原子核可以发 生衰变,故C错误;由核力作用特点可知,核子数越多的原子核越不稳定, 故D正确。
【特别提醒】 (1)核力表现方面:核力并不只是引力,当距离小于0.8×10-15m时,表现 为斥力,核子不会融合在一起。 (2)原子核的质子数与中子数方面:较轻的原子核,质子数与中子数差 不多,较重的原子核中子数大于质子数。
【典例示范】关于原子核中质子和中子的说法,正确的是( ) A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里,质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的 D.由于核力的作用范围是有限的,核力具有饱和性,不可能无节制地增 大原子核而仍稳定存在
5 核核力:原子核内_核__子__之间的相互作用力。
2.核力的特点: (1)核力是_强__相__互__作__用__的一种表现,在原子核内,核力比库仑力大得 多。 (2)核力是短程力,作用范围在_1_._5_×__1_0_-_1_5m_之内。在大于0.8×10-15m 小于1.5×10-15m的范围内表现为吸引力,在小于0.8×10-15m时表现为 斥力。 (3)核力的饱和性:每个核子只跟_邻__近__的__核__子__发生核力作用。
一、根据核力的性质解释原子核的稳定性 思考探究: 如图为3H和3He的原子核结构示意图。
(1)核子之间都有相互作用的核力,说明核力与电荷有什么关系? (2)质子之间除了核力外还有什么作用力? 提示:(1)说明核力与电荷无关。 (2)质子之间除了核力外还有库仑力。
【归纳总结】 1.核力的性质: (1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。 (2)核力是短程力。约在10-15m数量级时起作用,距离大于0.8×10-15m 时为引力,距离小于0.8×10-15m时为斥力,距离为10×10-15m时核力几 乎消失。 (3)核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力,而不 是与核内所有核子发生作用。 (4)核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。
3.四种基本相互作用:
更短
电磁
力
万有引力
【判一判】 (1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。 ( ) (2)核力是强相互作用力,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得 多。 ( ) (3)弱相互作用的力程比强力更短。 ( ) 提示:(1)×。原子核中的质子是靠强相互作用力聚在一起的。 (2)√。核力是强相互作用力,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多。 (3)√。弱相互作用的力程比强力更短,为10-18m。
【判一判】 (1)组成原子核的核子越多,它的结合能就越高。 ( ) (2)结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定。 ( ) (3)质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。 ( ) 提示:(1)√。原子核凭核力结合在一起,组成原子核的核子越多,它的结 合能就越高。 (2)×。比结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定,而不是结合能。 (3)√。质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。
