原子核中质子和中子数量的比例为什么不会太大?

作者&投稿:但饶 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
原子核内的中子占质子数目怎样的比例?~

根据实验测定的结果,说明原子核内中子和质子的数目之间有一定的比例。在较轻的原子核内,中子数和质子数大致相等。当原子序数增加时,稳定的核内中子数就比质子数逐渐增多。在较重的原子核内,中子数与质子数之比大约是16∶1。一元素原子核中含有的质子数和中子数之和称为此元素的质量数。它表示着一种元素原子质量的大小,电子的质量很小,就略而不计了。

怎么判断原子核中质子和中子数量的比例不会太大呢?
用核液滴模型解释了,我给一个核壳层模型的解释。核壳层模型虽然比液滴模型复杂,但处理这个问题时图像更简单清晰。

a
每个壳层有几个不同能级,每个能级由分不同轨道,每个轨道只能容纳自旋方向相反的两个电子。下面是考虑了自旋-轨道耦合后的核壳层模型:
其中1s,1p等的含义和电子壳层模型类似,1s代表最低能级轨道角动量l为0地轨道。而
代表最低能级,轨道角动量l为1,自旋-轨道耦合后总角动量j为二分之一的轨道。
注意到出现了1d等以上的轨道,而且2s能级的能量在因为自旋-轨道耦合而劈裂的两个1d能级之间,而对于原子电子自旋-轨道耦合引起的能级劈裂不会大到影响能级排序,这是核力和库伦力不同的表现。
右边的圆括号表示这一轨道能容纳的核子数,方括号表示累计到这一轨道能容纳的核子总数,最右边的数字代表幻数——类似于原子中稀有气体对应的原子序数。

b
这套能级图对质子和中子分别有一套,同一能级的具体能量略有区别,但能级顺序是一样的。
现在回到题主的问题,为什么“1个质子10个中子不稳定”。原子核和原子一样有向能量最低态跃迁的倾向,1个质子10个中子的原子核,能级排布为:
质子:1s轨道有一个。
中子:1s轨道2个,轨道4个,
轨道2个,高能级轨道的中子有向低能级跃迁的趋势,但是中子的低能级被填满了,泡利不相容原理不允许怎么办?
没问题,中子可以变成质子往质子的低能级轨道跃迁呀。

c
这里有两种过程,质子增加,质子间的库伦排斥能增加,能量升高;中子变为质子,能量降低,核子往低能级跃迁,能量降低。

因为当核子越多的时候,他的水位自然就会越高,而且在他们满了之后就会溢出,所以他们无法容纳更多的稳定核子。当然,这只是一个非常粗糙的比喻,实际情况要复杂得多。当核子质子和中子进入原子核时,主要原因是质子需要克服电磁势垒,电磁势垒的强度约为MeV级,例如氘的电磁势垒约为 0.78MeV。从经典的角度来看,随着原子核中电荷的增加,势垒高度将会增加。

然而,从量子的角度来看,这是相当奇怪的。势垒高度不会增加,但进入原子核的概率会降低。因为中子不带电,所以进入原子核时没有必要克服障碍,但是中子很难以非常小的经典半径撞击原子核。因此,即使是能量极低的慢中子也会被原子核吸收,但可能性极低,我们可以想象,由于电磁排斥力,带电质子位于原子核中的核碗周围。

这与金属导体中的电荷非常相似,它们将集中在导体的表面, 当中子填充在核碗的中心时,它可以把核势想象成碗里的水,如果质子中子想要进入原子核,他们必须首先克服碗边缘的屏障,进入碗后,如果你们可以想出来更好的,那么你仍然需要克服碗边缘的障碍,这比从碗外要直接进入的方法。

要更容易一点或者方便,取决于水位的高度核势,原子核中质子数与中子数稳定比的上下限是多少,大约 1 到 1.5。细胞核中的水位越高,就越接近上限。水位越低,越接近下限。核子的数量越少,自旋对称性对核子稳定性的影响就越大。


最后,关于以上原子核中质子和中子数量的比例为什么不会太大的问题,今天就分析到这里。



相对原子质量、质子数、中子数之间的关系



为了维持原子的稳定。河中质子和中子的数量是存在一定的比例的,当这个比例太大时,其相互作用力就会发生增大,不利于原子的稳定。

原子核中的质子和中子数量是恒定不断的,如果质子和中子变大就会直接的影响原子核的质量,从而导致原子核的质量出现不守恒的状态。

因为如果比例太大的话就无法容纳更多稳定的核子,而且水位也会增高,对稳定性影响很大。


质子数、中子数、电子数的区别是什么?
1、质子数就是质子的数量,质子数的计算转换方法是:质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数;质子数+中子数≈相对原子质量。2、中子数即原子核中的中子数目,求法是相对原子质量减去质子数。3、电子数,就是电子的数量。电子是一种基本粒子,在化学中,电子数一般是指原子或离子的核外电子的数目。4...

质子数和中子数是什么意思?
质子数就是质子的数量,中子数即原子核中的中子数目,求法是相对原子质量减去质子数。中子(Neutron)是组成原子核的核子之一。虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的,但是如果没有中子,由于带正电荷质子间的排斥力(质子带正电,中子不带电),就不可能构成除氢之外的其他元素。原子核又是由质子...

原子核中的质子和中子有什么区别和联系
1. 质子数与中子数的关系:中子数等于质量数减去质子数,也等于质量数减去核外电子数。核外电子是绕原子核高速运转的带负电的粒子,其排布是分层的,最外层电子的数目决定了原子的化学性质。2. 中子:中子是构成原子核的一种粒子。3. 质子:质子是一种带正电的亚原子粒子,直径约为1.6到1.7×10...

质子数与中子数之间的关系是什么
1. 质量数是指原子核中质子数和中子数的总和。2. 在元素符号中,左上角的数字代表质量数,而左下角的数字代表质子数。3. 中子数可以通过质量数减去质子数来计算。例如,如果一个原子的质量数是10,质子数是8,那么中子数就是10 - 8 = 2。4. 质子数不仅等于原子序数,也等于核外电子数。这是...

原子核中的中子与质子的关系,为什么?
中子数与质子数是否相等 中子数与质子数不一定相等,在原子中,质子数=核电核数=核外电子数。而质子数就不一定等于中子数,当然,某些元素的同位数以及个别元素除外。例如普通氢原子中含有1个质子,但是它不含有中子。中子由一个带2\/3e正电荷的上夸克和两个带1\/3e负电荷的下夸克组成,两种夸克的...

质子数、质量数和中子数怎么求啊?
10是质量数;8是质子数;中子数是2;因为质量数减质子数等于中子数(10-8=2)。质子数= 原子序数 = 电子数 质量数= 质子数 + 中子数 (质量数、原子序数必须已知,才能求)比如Na原子,原子序数是11,质量数是23 所以 质子数 = 电子数 = 11,质量数 = 23,中子数 = 23 - 11 = 12 ...

中子数和质子数的关系
中子数即原子核中的中子数目,求法是相对原子质量减去质子数。中子是组成原子核的核子之一。质子数+中子数等于相对原子质量,质子数=核外电子数=原子序数=核电荷数。1、定义 中子数即原子核中的中子数目,求法是相对原子质量减去质子数。中子是组成原子核的核子之一。虽然原子的化学性质是由核内的质子...

质子数和中子数相等吗
质子数和中子数不相等。中子数=相对原子质量-质子数(核外电子数=核电荷数=原子序数)。中子数即原子核中的中子数目,求法是相对原子质量减去质子数。中子(Neutron)是组成原子核的核子之一。虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的,但是如果没有中子,由于带正电荷质子间的排斥力(质子带正电,...

中子数,质子数,电子数的数量关系是什么?
中子数,质子数,电子数的数量关系是,中子数=质量数-质子数=质量数-核外电子数。质子数=核外电子数。电子又称核外电子,是绕原子核高速运转的粒子,它的排布是分层的,它的最外层电子个数决定着该原子的化学性质。中子构成原子核的部分。相关信息 1、质子属于重子类,由两个上夸克和一个下夸克通过...

原子核的质子数和中子数的数量与什么关系
原子核的质子数和中子数的数量与什么关系 一般质子数和中子数是不相等的,不过也有特殊情况,比如氧元素的质子数是8、中子数也是8,质量数16(质子数+中子数=质量数)硫元素的质子数和中子数都是16。再就是一些同位素的质子数和中子数相等,比如氘(氢的同位素,氢质子数1,中子数0)在原子里面:...

乌伊岭区17255537052: 为什么大多数物质原子的质子与中子的比例为什么是1:中子有什么用? -
耿选雌莫:[答案] 1、质子和中子的比例并不严格按1:1,对于轻的原子,其最稳定的同位素中质子和中子的比例是1:1;而对于重原子,其理想的质子和中子的比例是1:1.5. 2、中子的作用就相当于胶水.质子都是带正电荷的,会相互排斥,难以相容;但通过中子这种胶...

乌伊岭区17255537052: 质子个数与中子个数的关系希望能给一个仔细的回答例如为什么原子中质子少时中子少为什么质子多时中子多?中子与质子比>1:1时元素仍不衰变或者是半衰... -
耿选雌莫:[答案] 有关系,质子总是分布在原子核的表面, 而中子总是分布在原子核的内部, 他们的关系是在量子数越大的时候平方根与立方根越接近成正比的关系.

乌伊岭区17255537052: 为什么大部分原子核中的质子数量比中子数量少 -
耿选雌莫: 这是因为β稳定线就赋予了原子核中质子与中子有对称相处的趋势,即中子数N和质子数Z相等的核素具有较大的稳定性.这种效应在轻核中较为显著(Ca元素之前).目前发现的核素大概有2000多种,其中只有不到300种是稳定的.如果把这些核素标绘在Z-N(中子数-质子数)坐标平面上,会发现这不到300种的稳定核素都集中在一条狭长的区域内,在这个区域的中心作一条曲线,称之为 β稳定线.1)当A2)当A>40时, β稳定线的中质比>1.你说的钪元素的N/Z=8/7,并且越往后越大,对于铅元素,其中质比达到了1.54.

乌伊岭区17255537052: 为什么在质量数大的元素的原子核中,中子数要大于质子数?
耿选雌莫: 原子核中是靠强相互作用力使核子聚在一起,而强力是近程力,作用距离小,质量数大的元素原子核较大,若质子(带正电)过多,则由于库仑斥力,核不稳定,会碎裂成小的核,但中子不带电,且也有强力作用,故中子多的话形成的核较稳定.因而大核中质子多少于中子

乌伊岭区17255537052: 中子数与质子数比值一定大于等于1吗(除了H)为什么? -
耿选雌莫:[答案] 不一定. 大部分元素,中子数一般不会比质子数小. 但并不绝对.因为存在同位素,使得中子数<质子数也有可能,不过不太常见. 具体例子:He-3,质子数=2,中子数=1, 原子序数再大,这种情况就很罕见了. 至于为什么会这样,估计和原子核的内部...

乌伊岭区17255537052: 什么是中子,中子数?为什么质子数加中子数等于相对原子质量 -
耿选雌莫: 相对原子质量确实是人为规定的,但人为规定至少应该本着简易、实用的原则,没人会自己给自己找麻烦的,不是吗? 碳-12原子的原子核内,含有6个质子(这和他的原子序数在数值上相等)、6个中子(这是客观事实,和质子数无必然联系)...

乌伊岭区17255537052: 为什么原子核的质量=质子数+中子数? -
耿选雌莫: 因为原子是由原子核和核外电子构成!质子和中子构成原子核,由于核外电子质量很小!忽略了所以是原子核质量就是这两个之和!

乌伊岭区17255537052: 中子数与质子数比值一定大于等于1吗(除了H)为什么? -
耿选雌莫: 不一定.大部分元素,中子数一般不会比质子数小.但并不绝对.因为存在同位素,使得中子数具体例子:He-3,质子数=2,中子数=1,原子序数再大,这种情况就很罕见了.至于为什么会这样,估计和原子核的内部结构(比如能级)相关....

乌伊岭区17255537052: 为什么说原子的质量主要集中在原子核上 -
耿选雌莫: 1、因为原子核内的质子数,等于原子核外的电子数. 它们的比例是 1 :1;但是质子的质量是电子的 1836 倍. 仅仅只有质子,电子的质量已经可以忽略不计.2、平均来说,没有原子核内的中子数跟质子数,几乎是1:1, 而中子质量比质子质量,还略微大一点点.所以,原子的质量主要集中在原核上面,比例大约是 3600 :1.

乌伊岭区17255537052: 不同质量的原子核里的质子和中子比例是一样的吗?质量又一样吗? -
耿选雌莫: 质子和中子的质量是相近的,大学以下的计算视为相同. 但原子核中中子和质子比例不是固定的,常见是1:1的情形,但这不是一定的. 比如C原子就有C12、C13、C14等几种,他们之间的差别主要就在于原子核内中子数不同而导致相对原子质量不一样. 要判断原子核内中子数一般应当通过相对原子质量和原子序列的差来认定. 建议咨询下化学老师,我凭记忆回答的,不敢保证正确性.

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