AQA A-Level 物理/核不穩定性
外觀
核穩定性與其核子(中子和質子)的數量有關。核子透過強核力相互作用,這種力必須克服質子之間的靜電斥力,才能使原子核穩定。當靜電斥力超過強核力時,原子核變得不穩定,然後會改變其核子,從而導致放射性衰變。當繪製中子數 (N) 與質子數 (Z) 的關係圖時,所有穩定的同位素都被繪製在上面,在 N 和 Z 之間存在著非常明顯的相關性。
最初,穩定的同位素位於 N=Z 線上,但很快,保持原子核穩定的中子數量就超過了質子數量,穩定的同位素就偏離了 N=Z 線。這是因為隨著原子核半徑的增加,保持其穩定的強核力需要更大,但新增更多質子只會增加靜電斥力,因此中子的數量超過了質子的數量。
放射性衰變發生是因為原子核不穩定。它會發射α粒子、β粒子或γ射線來變得更加穩定。
AZX
Z 是質子數(有時稱為原子序數),是原子核中質子的數量。
A 是核子數(有時稱為質量數),是原子核中質子和中子的總數。
N 是中子數 = A – Z
對於輕同位素(直到 Z=20),穩定的原子核具有相同數量的質子和中子,對於更重的原子核,為了保持穩定,它們需要比質子更多的中子。
- 質子過多的原子核透過發射β+(b+)粒子變得更加穩定,這時一個質子會轉化為一箇中子。
- 質子過少的原子核位於穩定線左側,透過發射β-(b-)粒子變得更加穩定,這時一箇中子會轉化為一個質子。