Основні властивості ядерних сил:

1) є тільки силами притягання;

2) є близькодіючими: вимірювання показали, що ядерні сили між нуклонами виявляються лише на відстанях, які приблизно дорівнюють розмірам нуклона (10-15 м);

3) не залежать від заряду: на однаковій відстані сили, що діють між двома протонами, між двома нейтронами або між протоном і нейтроном, є однаковими;

4) мають властивість насичення: нуклон виявляється здатним до ядерної взаємодії одночасно лише з невеликою кількістю нуклонів-«сусідів».

Якщо різні нукліди мають однакове зарядове число, то їхні хімічні властивості є однаковими — нукліди належать одному хімічному елементу.

Різновиди атомів того самого хімічного елемента, ядра яких містять однакове число протонів, але різну кількість нейтронів, називають ізотопами («однакові за місцем»).

Кожний хімічний елемент має декілька ізотопів.

Радіоактивні ізотопи широко застосовуються в різних галузях науки, техніки і виробництва. За своїми хімічними властивостями радіоактивний ізотоп нічим не відрізняється від основного ізотона хімічного елемента. Тому, спостерігаючи за рухом ізотопів, можемо точно дослідити, як поводить себе хімічний елемент у різних процесах.

За допомогою ізотопів контролюють металургійні процеси, стежать за станом доменних і мартенівських печей. Так, застосовуючи радіоактивний фосфор, можна швидко дізнатися під час плавлення, чи повністю очистився метал від фосфору - однієї з найшкідливіших домішок. Раніше хімічний аналіз на вміст фосфору тривав близько 30 хв і весь час метал понад норму витримувався в мартенівській печі, знижуючи її продуктивність. За допомогою ізотопів ступінь очищення металу визначають дуже швидко. Для цього треба лише виміряти радіоактивність шлаку, у який перейшов фосфор. Отже, час плавлення значно скорочується. Щоб дізнатися про ступінь зношення домни, у її стінку на певну глибину вміщують невелику кількість радіоактивного ізотопу. Після того як домна почала працювати, проби металу з кожної плавки перевіряють на радіоактивність. Наявність радіоактивних атомів у чавуні є яскравою ознакою зношення домни. Отже, не треба переривати роботу печі з метою перевірки стану стінок домни, достатньо лабораторного контролю.

Добре відомо, як змінюються властивості заліза залежно від вмісту в ньому вуглецю. Адже залізо, сталь і чавун відрізняються лише вмістом останнього. Хімічний метод визначення процентного вмісту вуглецю в залізі довгий і копіткий. Замість нього пробу заліза опромінюють швидкими протонами. При цьому вуглець перетворюється на радіоактивний азот. За радіоактивністю азоту і визначають уміст вуглецю.

Методом радіоактивних ізотопів досліджують також швидкість зношення підшипників. Мідні деталі підшипника опромінюють нейтронами, при цьому атоми Купруму стають радіоактивними.

Контрольні запитання

1. Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену. 

2. Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома? 

3. Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

Задачі

1. Оцініть силу ядерної взаємодії між протонами ядра на відстані 10-15 м.

2. Скористайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся про життя й наукову діяльність нашого співвітчизника Дмитра Дмитровича Іваненка. 

Ізотопи. Атомні маси

Приклади навчальних цілей

• Дайте визначення поняттю "ізотоп", використовуючи масове число, атомний номер, число протонів, нейтронів і електронів.

• Враховуючи інформацію про елемент, знайти масу та назву ізотопу.

• Навести факти, що підтверджують або спростовують: "У природі шанс знайти одного ізотопу елемента є однаковим для всіх ізотопів».

• Знайти середню атомну масу елемента, враховуючи велику кількість і масу його ізотопів.

• Передбачте, як маса і назва ізотопу буде змінюватися при зміні числа протонів, нейтронів і електронів.

• Передбачити, як середня атомна маса елемента міняється від зміни в кількості його ізотопів.