Чтобы более наглядно продемонстрировать мысль о том, что физические размеры атомов не ограничиваются теми размерами, которые определены орбитами внешних электронов, рассмотрим расчёт средней плотности атомов.
А) Расчёт плотности ядра.
Эксперименты показывают, что радиус ядра – R может быть выражен формулой
R = r0 A1/3 (5.7.1.)
Где А – массовое число данного ядра, r0 = 1,310 –15м = 1,3фм. – приблизительное значение величины радиуса нуклона ядра.
Плотность массы ядра - Рядра можно рассчитать по формуле
РЯДРА = (5.7.2.)
Масса ядра примерно равна А.mn, где А – массовое число и mn – некоторая масса, имеющая порядок массы нуклона (mn = 1,67.10-27 кг.)
Объём ядра можно найти по формуле
(5.7.3.)
(поскольку объём отдельного нуклона равен ).
Из приведенной формулы видно, что объём ядра прямо пропорционален числу нуклонов.
Плотность массы ядра, таким образом, выражается следующей формулой:
Рядра = (5.7.4.)
Если подставить в (5.7.4.) числовые значения, то получим
Рядра = 2.10 17 кг/м3 = 2.10 14 т/м 3 = 2.10 8 т/см 3 = 2.10 14 г/см 3
Это неимоверно большое число. Для сравнения ртуть имеет удельный вес всего 13,55г/см 3
Б) Рассчёт плотности атомов.
Радиус атомов примерно в 104 раз больше радиуса ядра и, поэтому, средняя плотность массы атома равна
Ратома 200 г/см 3
Таким образом, рассчётное значение плотности атомов значительно больше средней плотности вещества. Для сравнения: средняя плотность вещества всей Земли составляет всего 5,5г/см, а воды – 1г/см 3.
Следует рассмотреть причину, почему так получается.
Если представить, что атомы имеют форму шара и их упаковка в составе вещества самая не экономичная – в виде кубической решётки, тогда один атом размещается в кубе с размерами стороны, равной диаметру атома. Если условно равномерно распределить плотность вещества атома в объёме такого кубика, т.е. олределить размазанную плотность атомов вещества Земли, то плотность вещества от этого уменьшится в 1,7 раза (расчёты опускаются). Это значит, что средняя плотность вещества от этого снизится лишь в 1,7 раза по сравнению с расчётной – 200г/см3. и составит около 143г/см3. Такое значение плотности остаётся значительно выше реальной плотности вещества.
|
