170
NƏ ÖYRƏNDİNİZ?
İş vərəqində “Atom nüvəsinin quruluşu” mövzusunda esse yazın.
Kütlə ədədi yük ədədindən 2 dəfə böyük olan nüvədə protonlarla neytronların say
nisbətini müəyyən edin.
Məsələ 2. Mendeleyev cədvəlindən bir neçə elə kimyəvi element müəyyən edin ki, on-
ların kütlə ədədi yük ədədindən 2 dəfə böyük olsun.
Nəticənin müzakirəsi:
Belə elementlərdə proton və neytronların say nisbəti necədir?
Həyatla əlaqələndirin:
Mendeleyev cədvəlində kimyəvi elementin atom kütləsinə görə onun təbiətdə izotopu-
nun sayının çox, yaxud az olmasını müəyyən etmək olarmı? Cavabınızı əsaslandırın.
ARAŞDIRMA
2
TƏTBİQETMƏ
Özünüzü qiymətləndirin:
№
Suallar
Bilirəm
zəif orta yaxşı
1
İki nüvə eyni kütlə ədədinə malikdir. Bu
nüvələrin yükü
fərqli ola bilərmi? Cavabınızı əsaslandırın.
2
İki nüvə müxtəlif yükə malikdir. Bu nüvələr eyni kim-
yəvi elementin izotopu ola bilərmi? Cavabınızı əsaslan-
dırın.
3
Atom nüvəsində: a) 52 proton və 72 neytron; b) 103
proton və 153 neytron olan kimyəvi elementi təyin edin.
4
Hansı kimyəvi elementlər simvolu ilə işarə edilmiş-
dir:
;
;
;
?
LAYİHƏ
171
4.7. NÜVƏNİN RABİTƏ ENERJİSİ
Aparılan çoxsaylı eksperimentlərdən müəyyən edilmişdir ki, nüvənin
kütləsi onu təşkil edən nuklonların (proton və neytronların) kütlələri
cəmindən həmişə kiçikdir:
M < Zm + Nm .
Bu o deməkdir ki, nuklonların kütlələri cəmi ilə həmin nuklonlardan ibarət nüvənin kütləsi
arasında fərq –
kütlə defekti mövcuddur
:
∆
=
+
−
.
Burada M
N
– nüvənin kütləsi, Z və N – uyğun olaraq nüvədəki proton və neytronların
sayı, m
p
–
protonun kütləsi, m
n
– neytronun kütləsi,
m – kütlə defektidir.
Nuklonlar sistemindən nüvə əmələ gələn zaman kütlənin azalması, bu sistemin enerjisinin
rabitə enerjisi (
E
.
) qədər azalması deməkdir.
Rabitə enerjisi – nüvəni sərbəst nuklonlara ayırmaq üçün lazım olan minimum enerjidir.
Nüvənin rabitə enerjisini hesablamaq üçün A.Eynşteynin kütlə ilə enerji arasındakı əlaqə
düsturundan istifadə edilir:
E
.
= ∆E = ∆mc → E
= Zm + Nm − M ∙ c .
Müxtəlif kimyəvi elementlərin nüvələrinin rabitə enerjisini hesablamaq üçün proton və
nüvə kütlələrinin əvəzinə uyğun olaraq hidrogen atomunun kütləsinin (
m ) və kimyəvi
elementin atom kütləsinin (
M ) qiymətindən istifadə etmək əlverişlidir. Bu halda rabitə
enerjisi:
E
.
= Zm + Nm − M ∙ c .
Enerji ilə kütlə arasında
∆E = ∆mc düsturuna əsasən 1 a.k.v – kütlənin 931,5 MeV ener-
jiyə ekvivalent olduğu müəyyən edilmişdir. Bu nəzərə alınarsa, nüvənin rabitə enerjisini
belə də yazmaq olar:
E
.
= Zm + Nm − M ∙ 931,5 MeV.
Nüvələrin dayanıqlığı
xüsusi rabitə enerjisi adlanan kəmiyyətlə xarakterizə olunur.
Xüsusi rabitə enerjisi – nüvənin bir nuklonuna düşən rabitə enerjisidir.
=
E
A
.
Onun vahidi:
=
= 1
.
Cədvəl 4.4-də
elektronun, nuklonların, habelə bəzi izotopların kütlələri və ona ekvi-
valent olan enerjiləri verilmişdir. Verilənlərdən istifadə edərək
“Nüvə və onun nuk-
lonları arasında enerjinin saxlanması qanunu ödənilirmi?” araşdırmasını aparın.
Cədvəl 4.4.
Zərrəcik və
kimyəvi element
Kütləsi:
a.k.v.
Enerjisi:
MeV
Kimyəvi
element
Kütləsi:
a.k.v.
Enerjisi:
MeV
Elektron (
)
0,0005486
0,51102
Litium (
)
6,941
6465,542
Proton (
)
1,0072765
938,28
Karbon (
)
12,0
11178
Neytron (
)
1,008665
939,57
Karbon (
)
13,003354
12112,624
Hidrogen (
)
1,007825
938,79
Uran (
)
235,04418
218943,654
Deyterium (
)
2,014102
1876,136
Uran (
)
238,05113
221744,6276
Tritium (
)
3,016062
2809, 462
Neptunium
)
239,05320
222678,0558
Helium (
)
4,002603
3728,425
Plutonium (
)
239,05242
222677,3292
• KEÇDİKLƏRİNİZİ XATIRLAYIN •
Fizika – 9
LAYİHƏ
172
Nüvənin rabitə enerjisi. Aparılan çoxsaylı eksperimentlərdən müəyyən olun-
muşdur ki, atomun kütləsi onu təşkil edən zərrəciklərin (proton, neytron və elektron-
ların) sərbəst haldakı kütlələri cəmindən kiçikdir. Buna görə də nüvənin
enerjisi
onu təşkil edən sərbəst nuklonların
enerjisindən ∆ =
−
qədər kiçik olma-
lıdır. Araşdırmada bunu sübut etdiniz: helium
nüvəsi üçün
∆ = 27,275 MeV
alındı. Lakin bu heç də o demək deyildir ki, nuklonlar nüvəni əmələ gətirdikdə təbi-
ətin fundamental qanunu olan enerjinin saxlanması qanunu pozulmuşdur. Ona görə
ki atom nüvəsini nuklonlara ayırmaq üçün onlar arasındakı güclü nüvə qüvvələrinə
qarşı iş görmək lazımdır – enerji sərf olunmalıdır. Deməli, nuklonların sərbəst hal-
dakı enerjilərinin cəmi nüvənin enerjisindən böyük olmalıdır ki, onlar birləşib nüvə
əmələ gətirdikdə, yaxud əksinə, nüvəni proton və neytrona ayırdıqda həmin artıq
enerjinin şüalanması baş versin. Beləliklə, enerjinin saxlanması qanunu təmin olu-
nur!
Nüvəni sərbəst nuklonlara parçalamaq üçün lazım olan minimum enerji
nüvənin rabitə enerjisi adlanır:
=
+ ( − )
−
∙
. (1)
Bilirsiniz ki, (1) düsturunda
orta mötərizədəki ifadə kütlə defekti adlanır.
Kütlə defekti – nüvəni təşkil edən sərbəst nuklonların kütlələri cəmi ilə nüvə
kütləsinin fərqidir:
∆ =
+ ( − )
−
. (2)
Kütlə
atom kütlə vahidi (a.k.v.) ilə ölçüldükdə rabitə enerjisinin MeV-lə ifadə
olunan qiymətini belə yazmaq olar:
= 931,5 ∙ ∆ . (3)
Əgər (3) düsturuna əsasən nüvənin rabitə enerjisini hesablayıb alınan qiyməti
nuklonların sayına böləriksə, bir nuklona düşən rabitə enerjisini – xüsusi rabitə
enerjisini təyin etmiş olarıq:
=
=
931,5 ∙ ∆
. (4)
Xüsusi rabitə enerjisi müxtəlif nüvələrdə müxtəlif qiymətə malikdir. Xüsusi rabitə
enerjisinin maksimal qiyməti
8,7
-a yaxındır. O, kütlə ədədi 50
60 arasında olan
Nüvə və onun nuklonları arasında enerjinin saxlanması qanunu ödənilirmi?
Məsələ 1. Helium
nüvəsinin kütləsi
4,002603 a.k.v.-yə bərabərdir (bax:
cədvəl 4.4
).
1 a.k.v. kütlə 931,5 MeV enerjiyə ekvivalent olduğundan, helim nüvəsinin enerjisi:
=
4,002603 ∙ 931,5
= 3728,425
.
Helium
nüvəsinin enerjisinin onu təşkil edən zərrəciklərin enerjiləri cəminə bərabər
olub-olmadığını təyin edin.
Nəticənin müzakirəsi:
Helium
atomunun kütləsi ilə onu təşkil edən zərrəciklərinin kütlələri cəmi arasında
hansı münasibət mövcuddur?
Apardığınız hesablamalar nüvə və onun nuklonları arasında enerjinin saxlanması qanu-
nunun ödənildiyini təsdiq etdimi?
ARAŞDIRMA
1
LAYİHƏ