परमाणु में नाभिक की खोज। परमाणु की संरचना और परमाणु नाभिक। नाभिक क्या है - क्या यह जीव विज्ञान में है: गुण और कार्य

एक परमाणु के नाभिक की संरचना। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की गणना

के अनुसार आधुनिक विचारएक परमाणु में एक नाभिक होता है और इसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन होते हैं। एक परमाणु के नाभिक में, बदले में, छोटे प्राथमिक कण होते हैं - एक निश्चित राशि से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन(जिसका सामान्य नाम न्यूक्लियंस है), परमाणु बलों द्वारा परस्पर जुड़ा हुआ है।

प्रोटॉन की संख्यानाभिक में परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना निर्धारित करता है। और इलेक्ट्रॉन खोल भौतिक निर्धारित करता है रासायनिक गुणपदार्थ। प्रोटॉन की संख्या रासायनिक तत्वों की मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली में एक परमाणु की क्रम संख्या से मेल खाती है, जिसे आवेश संख्या, परमाणु संख्या, परमाणु संख्या भी कहा जाता है। उदाहरण के लिए, हीलियम परमाणु में प्रोटॉन की संख्या 2. में है आवर्त सारणीयह नंबर 2 पर खड़ा है और इसे He 2 के रूप में नामित किया गया है। प्रोटॉन की संख्या का प्रतीक लैटिन अक्षर Z है। सूत्र लिखते समय, प्रोटॉन की संख्या को दर्शाने वाली संख्या अक्सर तत्व प्रतीक के नीचे स्थित होती है, या तो दाईं ओर या बाएँ: He 2 / 2 He.

न्यूट्रॉन की संख्याएक तत्व के एक विशेष समस्थानिक से मेल खाता है। आइसोटोप एक ही परमाणु संख्या (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या) लेकिन अलग-अलग द्रव्यमान संख्या वाले तत्व हैं। जन अंक- एक परमाणु के नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की कुल संख्या (लैटिन अक्षर A द्वारा निरूपित)। सूत्र लिखते समय, द्रव्यमान संख्या तत्व प्रतीक के शीर्ष पर एक तरफ इंगित की जाती है: He 4 2 / 4 2 He (हीलियम समस्थानिक - हीलियम - 4)

इस प्रकार, किसी विशेष समस्थानिक में न्यूट्रॉन की संख्या का पता लगाने के लिए, प्रोटॉन की संख्या को कुल द्रव्यमान संख्या से घटाया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, हम जानते हैं कि एक हीलियम-4 He 4 2 परमाणु में 4 प्राथमिक कण होते हैं, क्योंकि समस्थानिक की द्रव्यमान संख्या 4 होती है। उसी समय, हम जानते हैं कि He4 2 में 2 प्रोटॉन हैं। 4 (कुल द्रव्यमान संख्या) 2 (प्रोटॉन की संख्या) से घटाकर हम 2 प्राप्त करते हैं - हीलियम -4 के नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या।

परमाणु के परमाणु में फैंटमिक पीओ कणों की संख्या की गणना की प्रक्रिया। एक उदाहरण के रूप में, हमने जानबूझकर हीलियम-4 (He 4 2) पर विचार किया, जिसके नाभिक में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं। चूंकि हीलियम-4 नाभिक, जिसे अल्फा कण (α कण) कहा जाता है, में सबसे अधिक दक्षता होती है परमाणु प्रतिक्रियाएँ, यह अक्सर इस दिशा में प्रयोगों के लिए प्रयोग किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि परमाणु प्रतिक्रियाओं के सूत्रों में, हे 4 2 के बजाय अक्सर प्रतीक α का उपयोग किया जाता है।

यह अल्फा कणों की भागीदारी के साथ था जिसे ई। रदरफोर्ड ने पहले किया था आधिकारिक इतिहासपरमाणु परिवर्तन की भौतिकी प्रतिक्रिया। प्रतिक्रिया के दौरान, α-कण (He 4 2) नाइट्रोजन समस्थानिक (N 14 7) के नाभिक पर "बमबारी" करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक ऑक्सीजन समस्थानिक (O 17 8) और एक प्रोटॉन (p 1 1) बनता है।

यह परमाणु प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है:

आइए इस परिवर्तन से पहले और बाद में फैंटम पीओ कणों की संख्या की गणना करें।

इसके द्वारा प्रेत कणों की संख्या की गणना करना आवश्यक है:
चरण 1. प्रत्येक नाभिक में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या की गणना करें:
- निचले संकेतक में प्रोटॉन की संख्या इंगित की गई है;
- हम कुल द्रव्यमान संख्या (ऊपरी संकेतक) से प्रोटॉन (निचला संकेतक) की संख्या घटाकर न्यूट्रॉन की संख्या का पता लगाते हैं।

चरण 2. परमाणु नाभिक में प्रेत पीओ कणों की संख्या की गणना करें:
- 1 प्रोटॉन में निहित प्रेत पीओ कणों की संख्या से प्रोटॉन की संख्या गुणा करें;
- 1 न्यूट्रॉन में निहित प्रेत पीओ कणों की संख्या से न्यूट्रॉन की संख्या गुणा करें;

चरण 3. फैंटम कणों की संख्या जोड़ें:
- प्रतिक्रिया से पहले नाभिक में न्यूट्रॉन में प्राप्त राशि के साथ प्रोटॉन में फैंटम पीओ कणों की प्राप्त मात्रा जोड़ें;
- प्रतिक्रिया के बाद नाभिक में न्यूट्रॉन में प्राप्त राशि के साथ प्रोटॉन में फैंटम पीओ कणों की प्राप्त मात्रा जोड़ें;
- प्रतिक्रिया के बाद प्रेत पो कणों की संख्या के साथ प्रतिक्रिया से पहले प्रेत पो कणों की संख्या की तुलना करें।

परमाणुओं के नाभिक में फैंटमिक पीओ कणों की संख्या की विस्तृत गणना का उदाहरण।
(1919 में ई. रदरफोर्ड द्वारा किए गए एक α-कण (He 4 2) से जुड़ी परमाणु प्रतिक्रिया)

प्रतिक्रिया से पहले (एन 14 7 + वह 4 2)
एन 14 7

प्रोटॉन की संख्या: 7
न्यूट्रॉन की संख्या: 14-7 = 7
1 प्रोटॉन में - 12 पो, जिसका अर्थ है 7 प्रोटॉन में: (12 x 7) \u003d 84;
1 न्यूट्रॉन में - 33 पो, जिसका अर्थ है 7 न्यूट्रॉन में: (33 x 7) = 231;
नाभिक में फैंटम पो कणों की कुल संख्या: 84+231 = 315

वह 4 2
प्रोटॉनों की संख्या - 2
न्यूट्रॉनों की संख्या 4-2 = 2
प्रेत कणों की संख्या द्वारा:
1 प्रोटॉन में - 12 पो, जिसका अर्थ है 2 प्रोटॉन में: (12 x 2) \u003d 24
1 न्यूट्रॉन में - 33 पीओ, जिसका अर्थ है 2 न्यूट्रॉन में: (33 x 2) \u003d 66
नाभिक में फैंटम पो कणों की कुल संख्या: 24+66 = 90

प्रतिक्रिया से पहले फैंटम पीओ कणों की कुल संख्या

एन 14 7 + वह 4 2
315 + 90 = 405

प्रतिक्रिया के बाद (ओ 17 8) और एक प्रोटॉन (पी 1 1):
ओ 17 8
प्रोटॉन की संख्या: 8
न्यूट्रॉन की संख्या: 17-8 = 9
प्रेत कणों की संख्या द्वारा:
1 प्रोटॉन में - 12 पो, जिसका अर्थ है 8 प्रोटॉन में: (12 x 8) \u003d 96
1 न्यूट्रॉन में - 33 Po, जिसका अर्थ है 9 न्यूट्रॉन में: (9 x 33) = 297
नाभिक में प्रेत पो कणों की कुल संख्या: 96+297 = 393

पी 1 1
प्रोटॉनों की संख्या: 1
न्यूट्रॉन की संख्या: 1-1=0
प्रेत कणों की संख्या द्वारा:
1 प्रोटोन में - 12 Po
कोई न्यूट्रॉन नहीं हैं।
नाभिक में प्रेत पो कणों की कुल संख्या: 12

प्रतिक्रिया के बाद प्रेत कणों की कुल संख्या
(ओ 17 8 + पी 1 1):
393 + 12 = 405

प्रतिक्रिया से पहले और बाद में फैंटम पीओ कणों की संख्या की तुलना करें:

एक परमाणु प्रतिक्रिया में फैंटमिक पीओ कणों की संख्या की गणना के घटे हुए रूप का उदाहरण।

एक प्रसिद्ध परमाणु प्रतिक्रिया एक बेरिलियम समस्थानिक के साथ α-कणों की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया है, जिसमें पहली बार न्यूट्रॉन की खोज की गई थी, जो परमाणु परिवर्तन के परिणामस्वरूप एक स्वतंत्र कण के रूप में प्रकट हुआ। यह प्रतिक्रिया 1932 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जेम्स चाडविक द्वारा की गई थी। प्रतिक्रिया सूत्र:

213 + 90 → 270 + 33 - प्रत्येक नाभिक में फैंटम पीओ कणों की संख्या

303 = 303 - प्रतिक्रिया से पहले और बाद में फैंटम पीओ कणों का कुल योग

प्रतिक्रिया से पहले और बाद में फैंटम पीओ कणों की संख्या बराबर होती है।

सभी चीजों की आंतरिक संरचना पर विश्वसनीय डेटा के उद्भव से बहुत पहले, ग्रीक विचारकों ने सबसे छोटे उग्र कणों के रूप में पदार्थ की कल्पना की थी जो निरंतर गति में थे। संभवतः, विश्व व्यवस्था की यह दृष्टि विशुद्ध रूप से तार्किक निष्कर्षों से ली गई थी। इस कथन के लिए कुछ भोलेपन और सबूतों के पूर्ण अभाव के बावजूद, यह सच निकला। हालाँकि वैज्ञानिक केवल तेईस शताब्दियों के बाद एक साहसिक अनुमान की पुष्टि करने में सक्षम थे।

परमाणुओं की संरचना

19वीं शताब्दी के अंत में, एक डिस्चार्ज ट्यूब के गुणों की जांच की गई जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित किया गया था। टिप्पणियों से पता चला है कि कणों की दो धाराएँ उत्सर्जित होती हैं:

कैथोड किरणों के ऋणात्मक कणों को इलेक्ट्रॉन कहा जाता था। इसके बाद, कई प्रक्रियाओं में समान चार्ज-टू-मास अनुपात वाले कण पाए गए। इलेक्ट्रॉन विभिन्न परमाणुओं के सार्वभौमिक घटक प्रतीत होते थे, आयनों और परमाणुओं की बमबारी से आसानी से अलग हो जाते थे।

एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों को खोने के बाद धनात्मक आवेश वाले कणों को परमाणुओं के टुकड़ों द्वारा दर्शाया गया। वास्तव में, धनात्मक किरणें ऋणात्मक कणों से रहित परमाणुओं के समूह थे, और इसलिए धनात्मक आवेश रखते थे।

थॉम्पसन मॉडल

प्रयोगों के आधार पर यह पाया गया कि सकारात्मक और नकारात्मक कण परमाणु के सार का प्रतिनिधित्व करते हैं, इसके घटक हैं। अंग्रेज वैज्ञानिक जे. थॉमसन ने अपना सिद्धांत प्रतिपादित किया। उनके अनुसार परमाणु की संरचना और परमाणु नाभिकएक केक में किशमिश की तरह एक सकारात्मक रूप से आवेशित गेंद में भरे हुए ऋणात्मक आवेशों का एक द्रव्यमान था। चार्ज मुआवजे ने केक को विद्युत रूप से तटस्थ बना दिया।

रदरफोर्ड मॉडल

युवा अमेरिकी वैज्ञानिक रदरफोर्ड, अल्फा कणों के बाद छोड़ी गई पटरियों का विश्लेषण करते हुए इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि थॉम्पसन मॉडल अपूर्ण है। कुछ अल्फा कण छोटे कोणों से विक्षेपित हुए - 5-10 o । दुर्लभ मामलों में, अल्फा कण 60-80 o के बड़े कोणों पर विक्षेपित होते हैं, और असाधारण मामलों में, कोण बहुत बड़े होते हैं - 120-150 o। थॉम्पसन का परमाणु का मॉडल इस तरह के अंतर की व्याख्या नहीं कर सका।

रदरफोर्ड ने एक नया मॉडल प्रस्तावित किया जो परमाणु की संरचना और परमाणु नाभिक की व्याख्या करता है। प्रक्रियाओं के भौतिकी में कहा गया है कि एक परमाणु 99% खाली होना चाहिए, जिसमें एक छोटा नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो कक्षाओं में घूमते हैं।

वह इस तथ्य से प्रभाव के दौरान विचलन की व्याख्या करता है कि परमाणु के कणों का अपना विद्युत आवेश होता है। आवेशित कणों पर बमबारी के प्रभाव में, परमाणु तत्व स्थूल जगत में सामान्य आवेशित पिंडों की तरह व्यवहार करते हैं: समान आवेश वाले कण एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, और विपरीत आवेशों के साथ वे आकर्षित होते हैं।

परमाणुओं की अवस्था

पिछली शताब्दी की शुरुआत में, जब पहला कण त्वरक लॉन्च किया गया था, परमाणु नाभिक की संरचना और स्वयं परमाणु की व्याख्या करने वाले सभी सिद्धांत प्रायोगिक सत्यापन की प्रतीक्षा कर रहे थे। उस समय तक, परमाणुओं के साथ अल्फा और बीटा किरणों की परस्पर क्रियाओं का गहन अध्ययन किया जा चुका था। 1917 तक, यह माना जाता था कि परमाणु या तो स्थिर होते हैं या रेडियोधर्मी होते हैं। स्थिर परमाणुओं को विभाजित नहीं किया जा सकता है, रेडियोधर्मी नाभिकों के क्षय को नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। लेकिन रदरफोर्ड इस राय का खंडन करने में कामयाब रहे।

पहला प्रोटॉन

1911 में, ई। रदरफोर्ड ने यह विचार सामने रखा कि सभी नाभिकों में समान तत्व होते हैं, जिसका आधार हाइड्रोजन परमाणु है। इस विचार को पदार्थ की संरचना के पिछले अध्ययनों के एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष से प्रेरित किया गया था: सभी रासायनिक तत्वों के द्रव्यमान को हाइड्रोजन के द्रव्यमान द्वारा ट्रेस किए बिना विभाजित किया जाता है। नई धारणा ने अभूतपूर्व संभावनाएं खोलीं, जिससे हमें परमाणु नाभिक की संरचना को एक नए तरीके से देखने की अनुमति मिली। परमाणु प्रतिक्रियाओं को नई परिकल्पना की पुष्टि या खंडन करना पड़ा।

1919 में नाइट्रोजन परमाणुओं के साथ प्रयोग किए गए। उन पर अल्फा कणों की बमबारी करके रदरफोर्ड ने एक आश्चर्यजनक परिणाम प्राप्त किया।

N परमाणु ने अल्फा कण को ​​​​अवशोषित किया, फिर एक ऑक्सीजन परमाणु O 17 में बदल गया और एक हाइड्रोजन नाभिक का उत्सर्जन किया। यह एक तत्व के परमाणु का दूसरे तत्व में पहला कृत्रिम परिवर्तन था। इस तरह के अनुभव ने उम्मीद जगाई कि परमाणु नाभिक की संरचना, मौजूदा प्रक्रियाओं की भौतिकी अन्य परमाणु परिवर्तनों को अंजाम देना संभव बनाती है।

वैज्ञानिक ने अपने प्रयोगों में जगमगाहट - चमकने की विधि का इस्तेमाल किया। चमक की आवृत्ति से, उन्होंने परमाणु नाभिक की संरचना और संरचना के बारे में, पैदा हुए कणों की विशेषताओं के बारे में, उनके परमाणु द्रव्यमान और क्रम संख्या के बारे में निष्कर्ष निकाला। अज्ञात कण का नाम रदरफोर्ड ने प्रोटॉन रखा था। इसमें एक एकल इलेक्ट्रॉन से अलग हाइड्रोजन परमाणु की सभी विशेषताएँ थीं - एक एकल धनात्मक आवेश और एक संगत द्रव्यमान। इस प्रकार यह सिद्ध हो गया कि हाइड्रोजन के प्रोटॉन और नाभिक एक ही कण हैं।

1930 में, जब पहले बड़े त्वरक बनाए गए और लॉन्च किए गए, परमाणु के रदरफोर्ड के मॉडल का परीक्षण किया गया और साबित किया गया: प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु में एक अकेला इलेक्ट्रॉन होता है, जिसकी स्थिति निर्धारित नहीं की जा सकती है, और एक अकेला सकारात्मक प्रोटॉन के अंदर एक ढीला परमाणु होता है। . चूंकि प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और अल्फा कण बमबारी के दौरान एक परमाणु से बाहर निकल सकते हैं, वैज्ञानिकों ने सोचा कि वे किसी भी परमाणु के नाभिक के घटक थे। लेकिन नाभिक परमाणु का ऐसा मॉडल अस्थिर लग रहा था - नाभिक में फिट होने के लिए इलेक्ट्रॉन बहुत बड़े थे, इसके अलावा, संवेग के नियम के उल्लंघन और ऊर्जा के संरक्षण से जुड़ी गंभीर कठिनाइयाँ थीं। सख्त एकाउंटेंट की तरह इन दो कानूनों ने कहा कि बमबारी के दौरान गति और द्रव्यमान एक अज्ञात दिशा में गायब हो जाते हैं। चूंकि इन कानूनों को आम तौर पर स्वीकार किया गया था, इसलिए इस तरह के रिसाव के लिए स्पष्टीकरण खोजना आवश्यक था।

न्यूट्रॉन

दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने परमाणुओं के नाभिक के नए घटकों की खोज के उद्देश्य से प्रयोग किए। 1930 के दशक में, जर्मन भौतिकविदों बेकर और बोथे ने अल्फा कणों के साथ बेरिलियम परमाणुओं पर बमबारी की। इस मामले में, एक अज्ञात विकिरण दर्ज किया गया था, जिसे जी-रे कहने का निर्णय लिया गया था। विस्तृत अध्ययन से नए बीम की कुछ विशेषताओं का पता चला: वे एक सीधी रेखा में सख्ती से फैल सकते थे, बिजली के साथ बातचीत नहीं करते थे और चुंबकीय क्षेत्र, एक उच्च मर्मज्ञ शक्ति थी। बाद में, इस प्रकार के विकिरण बनाने वाले कण अन्य तत्वों - बोरॉन, क्रोमियम और अन्य के साथ अल्फा कणों के संपर्क में पाए गए।

चाडविक की परिकल्पना

फिर रदरफोर्ड के एक सहयोगी और छात्र जेम्स चैडविक ने नेचर पत्रिका में एक संक्षिप्त रिपोर्ट दी, जो बाद में प्रसिद्ध हुई। चाडविक ने इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित किया कि संरक्षण कानूनों में विरोधाभास आसानी से हल हो जाते हैं यदि हम मानते हैं कि नया विकिरण तटस्थ कणों की एक धारा है, जिनमें से प्रत्येक का द्रव्यमान लगभग एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर है। इस धारणा को ध्यान में रखते हुए, भौतिकविदों ने परमाणु नाभिक की संरचना की व्याख्या करने वाली परिकल्पना को महत्वपूर्ण रूप से पूरक बनाया। संक्षेप में, परिवर्धन का सार एक नए कण और परमाणु की संरचना में इसकी भूमिका के लिए कम हो गया था।

न्यूट्रॉन के गुण

खोजे गए कण को ​​"न्यूट्रॉन" नाम दिया गया था। नए खोजे गए कणों ने अपने चारों ओर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र नहीं बनाए और बिना ऊर्जा खोए पदार्थ से आसानी से गुजर गए। परमाणुओं के हल्के नाभिक के साथ दुर्लभ टक्करों में, न्यूट्रॉन अपनी ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खोते हुए, परमाणु से नाभिक को बाहर निकालने में सक्षम होता है। परमाणु नाभिक की संरचना ने प्रत्येक पदार्थ में एक अलग संख्या में न्यूट्रॉन की उपस्थिति मान ली। एक ही परमाणु चार्ज वाले परमाणु लेकिन न्यूट्रॉन की अलग-अलग संख्या को आइसोटोप कहा जाता है।

न्यूट्रॉन ने अल्फा कणों के लिए एक उत्कृष्ट प्रतिस्थापन के रूप में कार्य किया है। वर्तमान में, उनका उपयोग परमाणु नाभिक की संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। संक्षेप में, विज्ञान के लिए उनके महत्व का वर्णन नहीं किया जा सकता है, लेकिन यह न्यूट्रॉन द्वारा परमाणु नाभिक की बमबारी के लिए धन्यवाद था कि भौतिक विज्ञानी लगभग सभी ज्ञात तत्वों के समस्थानिक प्राप्त करने में सक्षम थे।

एक परमाणु के नाभिक की संरचना

वर्तमान में, परमाणु नाभिक की संरचना परमाणु बलों द्वारा एक साथ रखे गए प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का एक संग्रह है। उदाहरण के लिए, एक हीलियम नाभिक दो न्यूट्रॉन और दो प्रोटॉन का एक पिंड है। हल्के तत्वों में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की लगभग समान संख्या होती है, जबकि भारी तत्वों में न्यूट्रॉन की संख्या अधिक होती है।

नाभिक की संरचना की इस तस्वीर की पुष्टि तेज प्रोटॉन वाले आधुनिक बड़े त्वरक पर किए गए प्रयोगों से होती है। प्रोटॉनों के प्रतिकर्षण के विद्युत बल प्रबल बलों द्वारा संतुलित होते हैं जो केवल नाभिक में ही कार्य करते हैं। यद्यपि परमाणु बलों की प्रकृति अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आई है, उनका अस्तित्व व्यावहारिक रूप से सिद्ध है और परमाणु नाभिक की संरचना की पूरी तरह से व्याख्या करता है।

द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध

1932 में, एक क्लाउड कक्ष ने एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के साथ सकारात्मक आवेशित कणों के अस्तित्व को साबित करने वाली एक अद्भुत तस्वीर खींची।

इससे पहले, P. Dirac द्वारा सकारात्मक इलेक्ट्रॉनों की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी। ब्रह्मांडीय विकिरण में एक वास्तविक धनात्मक इलेक्ट्रॉन की भी खोज की गई। नए कण को ​​पॉज़िट्रॉन कहा गया। अपने जुड़वा - एक इलेक्ट्रॉन से टकराने पर, विनाश होता है - दो कणों का पारस्परिक विनाश। इससे एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

इस प्रकार, स्थूल जगत के लिए विकसित सिद्धांत पदार्थ के सबसे छोटे तत्वों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए पूरी तरह से उपयुक्त था।

एक पतली सोने की पन्नी (धारा 6.2 देखें) के माध्यम से एक α-कण के पारित होने की जांच करते हुए, ई। रदरफोर्ड इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि एक परमाणु में एक भारी धनात्मक नाभिक और उसके आसपास के इलेक्ट्रॉन होते हैं।

मुख्य परमाणु का केंद्र कहा जाता है,जिसमें एक परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान और उसका धनात्मक आवेश केंद्रित होता है.

में परमाणु नाभिक की संरचना प्राथमिक कण शामिल हैं : प्रोटान और न्यूट्रॉन (न्युक्लियोन लैटिन शब्द से नाभिक- मुख्य). नाभिक का ऐसा प्रोटॉन-न्यूट्रॉन मॉडल सोवियत भौतिक विज्ञानी द्वारा 1932 में डी.डी. इवानेंको। प्रोटॉन का धनात्मक आवेश e + = 1.06 · 10 -19 C और एक विराम द्रव्यमान होता है एमपी\u003d 1.673 10 -27 किग्रा \u003d 1836 मुझे. न्यूट्रॉन ( एन) विराम द्रव्यमान वाला एक उदासीन कण है एम एन= 1.675 10 -27 किग्रा = 1839 मुझे(जहां इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान मुझे, 0.91 10 -31 किग्रा के बराबर है)। अंजीर पर। 9.1 XX के अंत - XXI सदी की शुरुआत के विचारों के अनुसार हीलियम परमाणु की संरचना को दर्शाता है।

कोर प्रभारी के बराबर होती है ज़ी, कहाँ इप्रोटॉन का प्रभार है, जेड- चार्ज नंबरके बराबर क्रमिक संख्यामेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली में रासायनिक तत्व, अर्थात नाभिक में प्रोटॉन की संख्या। एक नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या को निरूपित किया जाता है एन. आम तौर पर जेड > एन.

साथ नाभिक जेड= 1 से जेड = 107 – 118.

नाभिक में नाभिकों की संख्या ए = जेड + एनबुलाया जन अंक . उसी के साथ नाभिक जेड, लेकिन अलग एबुलाया आइसोटोप. गुठली, जो, एक ही समय में एअलग है जेड, कहा जाता है समदाब रेखा.

नाभिक को तटस्थ परमाणु के समान प्रतीक द्वारा निरूपित किया जाता है, जहाँ एक्सरासायनिक तत्व का प्रतीक है। उदाहरण के लिए: हाइड्रोजन जेड= 1 के तीन समस्थानिक हैं: – प्रोटियम ( जेड = 1, एन= 0), ड्यूटेरियम है ( जेड = 1, एन= 1), - ट्रिटियम ( जेड = 1, एन= 2), टिन में 10 समस्थानिक होते हैं, इत्यादि। एक ही रासायनिक तत्व के समस्थानिकों के विशाल बहुमत में, उनके पास एक ही रासायनिक और करीब होता है भौतिक गुण. कुल मिलाकर, लगभग 300 स्थिर समस्थानिक और 2000 से अधिक प्राकृतिक और कृत्रिम रूप से प्राप्त ज्ञात हैं। रेडियोधर्मी समस्थानिक.

नाभिक का आकार नाभिक की त्रिज्या की विशेषता है, जिसका सशर्त अर्थ नाभिक सीमा के धुंधला होने के कारण होता है। यहां तक ​​कि ई. रदरफोर्ड ने अपने प्रयोगों का विश्लेषण करते हुए दिखाया कि नाभिक का आकार लगभग 10-15 मीटर (परमाणु का आकार 10-10 मीटर) होता है। कोर त्रिज्या की गणना के लिए एक अनुभवजन्य सूत्र है:

कहाँ आर 0 = (1.3 - 1.7) 10 -15 मी. इससे यह देखा जा सकता है कि नाभिक का आयतन, नाभिकों की संख्या के समानुपाती होता है।

परमाणु पदार्थ का घनत्व 10 17 किग्रा/मी 3 के क्रम पर है और सभी नाभिकों के लिए स्थिर है। यह घने सामान्य पदार्थों के घनत्व से बहुत अधिक है।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन हैं फरमिओन्स, क्योंकि स्पिन है ħ /2.

परमाणु के नाभिक में होता है स्वयं का कोणीय संवेग – परमाणु स्पिन :

,

(9.1.2)

कहाँ मैं – आंतरिक(पूरा)स्पिन क्वांटम संख्या।

संख्या मैंपूर्णांक या आधा पूर्णांक मान 0, 1/2, 1, 3/2, 2, आदि स्वीकार करता है। गुठली के साथ यहां तक ​​की एपास पूर्णांक स्पिन(इकाइयों में ħ ) और आँकड़ों का पालन करें बोस–आइंस्टाइन(बोसॉन). गुठली के साथ अजीब एपास आधा पूर्णांक स्पिन(इकाइयों में ħ ) और आँकड़ों का पालन करें फर्मी–डिराक(वे। नाभिक फ़र्म हैं).

परमाणु कणों के अपने चुंबकीय क्षण होते हैं, जो पूरे नाभिक के चुंबकीय क्षण को निर्धारित करते हैं। नाभिक के चुंबकीय आघूर्ण को मापने की इकाई है परमाणु मैग्नेटन μ जहर:

यहाँ इइलेक्ट्रॉन आवेश का निरपेक्ष मान है, एमपीप्रोटॉन का द्रव्यमान है।

परमाणु मैग्नेटॉन में एमपी/मुझे= 1836.5 बोह्र मैग्नेटॉन से छोटा है, इसलिए यह उसी का अनुसरण करता है परमाणुओं के चुंबकीय गुण निर्धारित होते हैं चुंबकीय गुणइसके इलेक्ट्रॉन .

नाभिक के चक्रण और उसके चुंबकीय आघूर्ण के बीच संबंध है:

जहाँ γ विष - परमाणु जाइरोमैग्नेटिक अनुपात.

न्यूट्रॉन का ऋणात्मक चुंबकीय आघूर्ण μ होता है एन≈ – 1.913μ जहर क्योंकि न्यूट्रॉन स्पिन की दिशा और इसका चुंबकीय क्षण विपरीत है। चुंबकीय पलप्रोटॉन सकारात्मक और μ के बराबर है आर≈ 2.793μ ज़हर। इसकी दिशा प्रोटॉन स्पिन की दिशा से मेल खाती है।

में नाभिक पर प्रोटॉन के विद्युत आवेश का वितरण सामान्य मामलाअसममित रूप से। गोलाकार सममित से इस वितरण के विचलन का माप है नाभिक का चौगुना विद्युत क्षण क्यू. यदि चार्ज घनत्व को हर जगह समान माना जाता है, तो क्यूकेवल नाभिक के आकार से निर्धारित होता है। तो, क्रांति के दीर्घवृत्ताभ के लिए

,

(9.1.5)

कहाँ बीस्पिन दिशा के साथ दीर्घवृत्ताभ का अर्ध-अक्ष है, ए- लंबवत दिशा में अक्ष। चक्रण की दिशा में खिंचे हुए नाभिक के लिए, बी > एऔर क्यू> 0. इस दिशा में तिरछे नाभिक के लिए, बी < एऔर क्यू < 0. Для сферического распределения заряда в ядре बी = एऔर क्यू= 0. यह 0 या के बराबर स्पिन वाले नाभिक के लिए सही है ħ /2.

डेमो देखने के लिए उपयुक्त हाइपरलिंक पर क्लिक करें:

एक परमाणु एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण होता है जो अपने सभी रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। एक परमाणु में सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक और ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। किसी भी रासायनिक तत्व के नाभिक का आवेश Z के गुणनफल e के बराबर होता है, जहाँ Z रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली में इस तत्व की क्रम संख्या है, e प्राथमिक विद्युत आवेश का मान है।

इलेक्ट्रॉन- यह एक ऋणात्मक विद्युत आवेश e=1.6·10 -19 कूलॉम वाले पदार्थ का सबसे छोटा कण है, जिसे प्राथमिक विद्युत आवेश के रूप में लिया जाता है। इलेक्ट्रॉन, नाभिक के चारों ओर घूमते हुए, इलेक्ट्रॉन के गोले K, L, M, आदि पर स्थित होते हैं। K नाभिक के सबसे निकट का खोल होता है। एक परमाणु का आकार उसके इलेक्ट्रॉन खोल के आकार से निर्धारित होता है। एक परमाणु इलेक्ट्रॉनों को खो सकता है और सकारात्मक आयन बन सकता है, या इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त कर नकारात्मक आयन बन सकता है। आयन का आवेश खोए या प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करता है। एक तटस्थ परमाणु को आवेशित आयन में बदलने की प्रक्रिया को आयनीकरण कहा जाता है।

परमाणु नाभिक(परमाणु का मध्य भाग) में प्राथमिक परमाणु कण होते हैं - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। नाभिक की त्रिज्या परमाणु की त्रिज्या से लगभग एक लाख गुना छोटी होती है। परमाणु नाभिक का घनत्व बहुत अधिक होता है। प्रोटान- ये स्थिर प्राथमिक कण होते हैं जिनमें एक इकाई सकारात्मक विद्युत आवेश होता है और द्रव्यमान एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान से 1836 गुना अधिक होता है। प्रोटॉन सबसे हल्के तत्व हाइड्रोजन का केंद्रक है। नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या Z होती है। न्यूट्रॉनतटस्थ है (बिना विद्युत आवेश के) प्राथमिक कणएक प्रोटॉन के बहुत करीब द्रव्यमान के साथ। चूँकि नाभिक का द्रव्यमान प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान का योग होता है, परमाणु के नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या A - Z होती है, जहाँ A किसी दिए गए समस्थानिक की द्रव्यमान संख्या है (देखें)। नाभिक को बनाने वाले प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को न्यूक्लियॉन कहा जाता है। नाभिक में, नाभिक विशेष परमाणु बलों द्वारा बंधे होते हैं।

परमाणु नाभिक में ऊर्जा का विशाल भंडार होता है, जो परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी होता है। परमाणु प्रतिक्रियाएँ तब होती हैं जब परमाणु नाभिक प्राथमिक कणों या अन्य तत्वों के नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, नए नाभिक बनते हैं। उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में परिवर्तित हो सकता है। इस स्थिति में, एक बीटा कण, यानी एक इलेक्ट्रॉन, नाभिक से बाहर निकल जाता है।

एक प्रोटॉन के नाभिक में एक न्यूट्रॉन में संक्रमण दो तरीकों से किया जा सकता है: या तो एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर द्रव्यमान वाला एक कण, लेकिन एक सकारात्मक चार्ज के साथ, जिसे पॉज़िट्रॉन (पॉज़िट्रॉन क्षय) कहा जाता है, से उत्सर्जित होता है। नाभिक, या नाभिक निकटतम के-शेल (के-कैप्चर) से इलेक्ट्रॉनों में से एक को पकड़ लेता है।

कभी-कभी गठित नाभिक में ऊर्जा की अधिकता होती है (यह उत्तेजित अवस्था में होता है) और, सामान्य अवस्था में गुजरते हुए, बहुत कम तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा जारी करता है -। परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा व्यावहारिक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग की जाती है।

एक परमाणु (ग्रीक परमाणु - अविभाज्य) एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण होता है जिसके रासायनिक गुण होते हैं। प्रत्येक तत्व कुछ प्रकार के परमाणुओं से बना होता है। एक परमाणु की संरचना में एक सकारात्मक विद्युत आवेश वाला कर्नेल और नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन (देखें) शामिल होते हैं, जो इसके इलेक्ट्रॉनिक गोले बनाते हैं। नाभिक के विद्युत आवेश का मान Z-e के बराबर है, जहाँ e प्राथमिक विद्युत आवेश है, परिमाण में इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर (4.8 · 10 -10 e.-st. इकाइयाँ), और Z परमाणु संख्या है रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली में इस तत्व का (देखें।)। चूँकि एक गैर-आयनित परमाणु तटस्थ होता है, इसमें शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी Z के बराबर होती है। नाभिक की संरचना (परमाणु नाभिक देखें) में न्यूक्लियॉन, प्राथमिक कण शामिल होते हैं, जिनका द्रव्यमान द्रव्यमान से लगभग 1840 गुना अधिक होता है। इलेक्ट्रॉन (9.1 · 10 - 28 ग्राम के बराबर), प्रोटॉन (देखें), धनावेशित, और चार्जलेस न्यूट्रॉन (देखें)। नाभिक में न्यूक्लियंस की संख्या को द्रव्यमान संख्या कहा जाता है और अक्षर ए द्वारा निरूपित किया जाता है। नाभिक में प्रोटॉन की संख्या, Z के बराबर, परमाणु में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या, इलेक्ट्रॉन के गोले की संरचना और रासायनिक को निर्धारित करती है। परमाणु के गुण। नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या A-Z होती है। समस्थानिक एक ही तत्व की किस्में कहलाते हैं, जिनमें से परमाणु द्रव्यमान संख्या A में एक दूसरे से भिन्न होते हैं, लेकिन समान Z होते हैं। इस प्रकार, एक तत्व के विभिन्न समस्थानिकों के परमाणुओं के नाभिक में अलग-अलग संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं। प्रोटॉन की समान संख्या। समस्थानिकों को नामित करते समय, द्रव्यमान संख्या A को तत्व प्रतीक के शीर्ष पर लिखा जाता है, और नीचे परमाणु संख्या; उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन के समस्थानिकों को निरूपित किया जाता है:

एक परमाणु के आयाम इलेक्ट्रॉन के गोले के आयामों द्वारा निर्धारित होते हैं और सभी Z के लिए लगभग 10 -8 सेमी होते हैं। चूंकि परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान नाभिक के द्रव्यमान से कई हजार गुना कम होता है, इसलिए इसका द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान संख्या के समानुपाती होता है। किसी दिए गए आइसोटोप के परमाणु के सापेक्ष द्रव्यमान को कार्बन आइसोटोप सी 12 के परमाणु के द्रव्यमान के संबंध में निर्धारित किया जाता है, जिसे 12 इकाइयों के रूप में लिया जाता है, और समस्थानिक द्रव्यमान कहा जाता है। यह संबंधित समस्थानिक की द्रव्यमान संख्या के करीब निकला। एक रासायनिक तत्व के एक परमाणु का सापेक्ष भार समस्थानिक भार का औसत (किसी दिए गए तत्व के समस्थानिकों की सापेक्ष बहुतायत को ध्यान में रखते हुए) मूल्य है और इसे परमाणु भार (द्रव्यमान) कहा जाता है।

एक परमाणु एक सूक्ष्म प्रणाली है, और इसकी संरचना और गुणों को केवल क्वांटम सिद्धांत की मदद से समझाया जा सकता है, जो मुख्य रूप से 20 वीं शताब्दी के 20 के दशक में बनाया गया था और इसका उद्देश्य परमाणु पैमाने पर घटना का वर्णन करना था। प्रयोगों से पता चला है कि सूक्ष्म कण - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, परमाणु, आदि - कोरपसकुलर के अलावा, तरंग गुण होते हैं जो विवर्तन और हस्तक्षेप में प्रकट होते हैं। क्वांटम सिद्धांत में, सूक्ष्म वस्तुओं की स्थिति का वर्णन करने के लिए तरंग फ़ंक्शन (Ψ-फ़ंक्शन) की विशेषता वाले एक निश्चित तरंग क्षेत्र का उपयोग किया जाता है। यह फ़ंक्शन किसी सूक्ष्म वस्तु की संभावित अवस्थाओं की संभावनाओं को निर्धारित करता है, अर्थात, यह इसके एक या दूसरे गुणों के प्रकट होने की संभावित संभावनाओं को दर्शाता है। अंतरिक्ष और समय (श्रोडिंगर समीकरण) में फ़ंक्शन Ψ की भिन्नता का कानून, जो इस फ़ंक्शन को खोजना संभव बनाता है, क्लासिकल यांत्रिकी में न्यूटन के गति के नियमों के रूप में क्वांटम सिद्धांत में एक ही भूमिका निभाता है। कई मामलों में श्रोडिंगर समीकरण का समाधान प्रणाली के असतत संभावित राज्यों की ओर जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक परमाणु के मामले में, श्रृंखला तरंग कार्यविभिन्न (परिमाणित) ऊर्जा मूल्यों के अनुरूप इलेक्ट्रॉनों के लिए। क्वांटम सिद्धांत के तरीकों द्वारा गणना की गई परमाणु के ऊर्जा स्तर की प्रणाली को स्पेक्ट्रोस्कोपी में शानदार पुष्टि मिली है। निम्नतम ऊर्जा स्तर E 0 के अनुरूप मूल अवस्था से परमाणु का किसी भी उत्तेजित अवस्था E i में संक्रमण तब होता है जब ऊर्जा का एक निश्चित भाग E i - E 0 अवशोषित होता है। एक उत्तेजित परमाणु कम उत्तेजित या जमीनी अवस्था में चला जाता है, आमतौर पर एक फोटॉन के उत्सर्जन के साथ। इस मामले में, फोटॉन ऊर्जा hv दो अवस्थाओं में एक परमाणु की ऊर्जा के अंतर के बराबर होती है: hv= E i - E k जहां h प्लैंक स्थिरांक (6.62·10 -27 erg·sec) है, v आवृत्ति है प्रकाश का।

परमाणु स्पेक्ट्रा के अलावा, क्वांटम सिद्धांतपरमाणुओं के अन्य गुणों की व्याख्या करने की अनुमति दी। विशेष रूप से, वैधता, प्रकृति रासायनिक बंधऔर अणुओं की संरचना, तत्वों की आवधिक प्रणाली का सिद्धांत बनाया गया था।

अन्य प्रदूषकों द्वारा संदूषण के विपरीत रेडियोधर्मी संदूषण की एक विशेषता यह है कि यह रेडियोन्यूक्लाइड (प्रदूषक) नहीं है जो मनुष्यों और पर्यावरणीय वस्तुओं पर हानिकारक प्रभाव डालता है, लेकिन विकिरण जिसका यह स्रोत है।

हालांकि, ऐसे मामले होते हैं जब एक रेडियोन्यूक्लाइड एक जहरीला तत्व होता है। उदाहरण के लिए, चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना के बाद पर्यावरणप्लूटोनियम 239, 242 पु को परमाणु ईंधन के कणों के साथ बाहर फेंका गया। इस तथ्य के अलावा कि प्लूटोनियम एक अल्फा उत्सर्जक है और शरीर में प्रवेश करने पर एक महत्वपूर्ण खतरा पैदा करता है, प्लूटोनियम स्वयं एक विषैला तत्व है।

इस कारण से, मात्रात्मक संकेतकों के दो समूहों का उपयोग किया जाता है: 1) रेडियोन्यूक्लाइड्स की सामग्री का आकलन करने के लिए और 2) किसी वस्तु पर विकिरण के प्रभाव का आकलन करने के लिए।
गतिविधि- विश्लेषित वस्तु में रेडियोन्यूक्लाइड की सामग्री का मात्रात्मक माप। गतिविधि प्रति यूनिट समय में परमाणुओं के रेडियोधर्मी क्षय की संख्या से निर्धारित होती है। क्रियाकलाप की एसआई इकाई बेकरेल (बीक्यू) प्रति सेकंड एक विघटन के बराबर है (1बीक्यू = 1 क्षय/एस)। कभी-कभी एक ऑफ-सिस्टम गतिविधि माप इकाई का उपयोग किया जाता है - क्यूरी (सीआई); 1Ci = 3.7 × 1010 Bq.

विकिरण की खुराककिसी वस्तु पर विकिरण के प्रभाव का मात्रात्मक माप है।
इस तथ्य के कारण कि किसी वस्तु पर विकिरण के प्रभाव का आकलन किया जा सकता है अलग - अलग स्तर: भौतिक, रासायनिक, जैविक; व्यक्तिगत अणुओं, कोशिकाओं, ऊतकों या जीवों आदि के स्तर पर, कई प्रकार की खुराक का उपयोग किया जाता है: अवशोषित, प्रभावी समतुल्य, जोखिम।

समय के साथ विकिरण की खुराक में परिवर्तन का आकलन करने के लिए, संकेतक "खुराक दर" का उपयोग किया जाता है। खुराक की दरसमय के लिए खुराक का अनुपात है। उदाहरण के लिए, रूस में विकिरण के प्राकृतिक स्रोतों से बाहरी जोखिम की खुराक दर 4-20 μR/h है।

मनुष्यों के लिए मुख्य मानक - मुख्य खुराक सीमा (1 mSv / वर्ष) - प्रभावी समतुल्य खुराक की इकाइयों में पेश की जाती है। गतिविधि की इकाइयों, भूमि प्रदूषण के स्तर, VDU, GWP, SanPiN, आदि में मानक हैं।

परमाणु नाभिक की संरचना।

एक परमाणु एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण है जो इसके सभी गुणों को बरकरार रखता है। इसकी संरचना में, एक परमाणु एक जटिल प्रणाली है जिसमें परमाणु के केंद्र में स्थित एक बहुत छोटे आकार (10 -13 सेमी) के सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक और विभिन्न कक्षाओं में नाभिक के चारों ओर घूमते हुए नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश नाभिक के धनात्मक आवेश के बराबर होता है, जबकि सामान्य तौर पर यह विद्युत रूप से तटस्थ होता है।

परमाणु के नाभिक बने होते हैं न्यूक्लियंस -परमाणु प्रोटॉन ( जेड-प्रोटॉन की संख्या) और परमाणु न्यूट्रॉन (एन न्यूट्रॉन की संख्या है)। "परमाणु" प्रोटॉन और न्यूट्रॉन मुक्त अवस्था में कणों से भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, एक मुक्त न्यूट्रॉन, एक नाभिक में बंधे एक के विपरीत, अस्थिर होता है और एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन में बदल जाता है।

न्यूक्लियंस की संख्या Am (द्रव्यमान संख्या) प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या का योग है: Am = जेड + एन.

प्रोटॉन -किसी भी परमाणु का प्राथमिक कण, इसमें एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर धनात्मक आवेश होता है। एक परमाणु के खोल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या नाभिक में प्रोटॉन की संख्या से निर्धारित होती है।

न्यूट्रॉन -सभी तत्वों के एक अन्य प्रकार के परमाणु कण। यह केवल हल्के हाइड्रोजन के नाभिक में अनुपस्थित होता है, जिसमें एक प्रोटॉन होता है। इसका कोई चार्ज नहीं है और विद्युत रूप से तटस्थ है। परमाणु नाभिक में, न्यूट्रॉन स्थिर होते हैं, जबकि मुक्त अवस्था में वे अस्थिर होते हैं। एक ही तत्व के परमाणुओं के नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या में उतार-चढ़ाव हो सकता है, इसलिए नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या तत्व की विशेषता नहीं होती है।

आकर्षण के परमाणु बलों द्वारा परमाणु नाभिक के अंदर न्यूक्लियॉन (प्रोटॉन + न्यूट्रॉन) आयोजित किए जाते हैं। परमाणु बलविद्युत चुम्बकीय बलों की तुलना में 100 गुना अधिक मजबूत और इसलिए नाभिक के अंदर आवेशित प्रोटॉन को धारण करता है। परमाणु बल केवल बहुत कम दूरी (10 -13 सेमी) पर प्रकट होते हैं, वे नाभिक की संभावित बाध्यकारी ऊर्जा का गठन करते हैं, जो कुछ परिवर्तनों के दौरान आंशिक रूप से जारी होता है और गतिज ऊर्जा में गुजरता है।

नाभिक की संरचना में भिन्न परमाणुओं के लिए, "न्यूक्लाइड्स" नाम का उपयोग किया जाता है, और रेडियोधर्मी परमाणुओं के लिए - "रेडियोन्यूक्लाइड्स"।

न्यूक्लाइडपरमाणु या नाभिक को दी गई संख्या में न्यूक्लियंस और नाभिक के दिए गए चार्ज (न्यूक्लाइड पदनाम ए एक्स) के साथ कॉल करें।

समान संख्या में न्यूक्लिऑन (Am = const) वाले न्यूक्लाइड कहलाते हैं समदाब रेखा।उदाहरण के लिए, न्यूक्लाइड्स 96 Sr, 96 Y, 96 Zr आइसोबार्स की एक श्रृंखला से संबंधित हैं, जिसमें न्यूक्लिऑन्स की संख्या Am = 96 है।

न्यूक्लाइड्स जिनमें समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं (जेड =कॉन्स्ट) कहलाते हैं समस्थानिक।वे केवल न्यूट्रॉन की संख्या में भिन्न होते हैं, इसलिए वे एक ही तत्व से संबंधित होते हैं: 234 यू , 235 यू, 236 यू , 238 यू .

आइसोटोप- न्यूट्रॉन की समान संख्या वाले न्यूक्लाइड (N = Am -Z = const)। न्यूक्लाइड्स: 36 एस, 37 सीएल, 38 एआर, 39 के, 40 सीए 20 न्यूट्रॉन के साथ आइसोटोप श्रृंखला से संबंधित हैं।

समस्थानिकों को आमतौर पर ZXM के रूप में निरूपित किया जाता है, जहाँ X एक रासायनिक तत्व का प्रतीक है; M नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के योग के बराबर द्रव्यमान संख्या है; Z नाभिक का परमाणु क्रमांक या आवेश है, जो नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या के बराबर होता है। चूंकि प्रत्येक रासायनिक तत्व की अपनी स्थायी परमाणु संख्या होती है, इसलिए इसे आमतौर पर छोड़ दिया जाता है और केवल द्रव्यमान संख्या लिखने तक सीमित होता है, उदाहरण के लिए: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr, आदि।

नाभिक के परमाणु जिनकी द्रव्यमान संख्या समान होती है, लेकिन अलग-अलग आवेश और, परिणामस्वरूप, विभिन्न गुणों को "आइसोबार" कहा जाता है, उदाहरण के लिए, फॉस्फोरस समस्थानिकों में से एक की द्रव्यमान संख्या 32 - 15 पी 32 है, सल्फर समस्थानिकों में से एक समान द्रव्यमान संख्या है - 16S32 ।

न्यूक्लाइड स्थिर हो सकते हैं (यदि उनके नाभिक स्थिर हैं और क्षय नहीं होते हैं) या अस्थिर (यदि उनके नाभिक अस्थिर हैं और परिवर्तन से गुजरते हैं जो अंततः नाभिक की स्थिरता को बढ़ाते हैं)। अस्थिर परमाणु नाभिक जो अनायास क्षय कर सकते हैं कहलाते हैं रेडियोन्यूक्लाइड।कणों के उत्सर्जन और (या) विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ एक परमाणु के नाभिक के सहज क्षय की घटना को कहा जाता है रेडियोधर्मिता।

रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप, एक स्थिर और एक रेडियोधर्मी समस्थानिक दोनों का निर्माण हो सकता है, बदले में, अनायास क्षय हो सकता है। परमाणु परिवर्तनों की एक श्रृंखला से जुड़े रेडियोधर्मी तत्वों की ऐसी श्रृंखला कहलाती है रेडियोधर्मी परिवार।

वर्तमान में, IUPAC (इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री) ने आधिकारिक तौर पर 109 को नाम दिया है रासायनिक तत्व. इनमें से केवल 81 में स्थिर समस्थानिक हैं, जिनमें से सबसे भारी बिस्मथ है। (जेड= 83)। शेष 28 तत्वों के लिए, यूरेनियम के साथ केवल रेडियोधर्मी समस्थानिक ज्ञात हैं (यू~ 92) प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे भारी तत्व है। सबसे बड़े प्राकृतिक न्यूक्लाइड में 238 न्यूक्लिऑन हैं। कुल मिलाकर, इन 109 तत्वों के लगभग 1700 न्यूक्लाइड्स का अस्तित्व अब सिद्ध हो चुका है, व्यक्तिगत तत्वों के लिए ज्ञात समस्थानिकों की संख्या 3 (हाइड्रोजन के लिए) से लेकर 29 (प्लैटिनम के लिए) तक है।