Какую часть массы изотопа гелия 4/2 составляет масса, отличная от массы его электронной оболочки?

Физика 11 класс Изотопы и атомная структура изотоп гелия масса изотопа электронная оболочка физика 11 класс масса ядра гелия Новый

Чтобы ответить на ваш вопрос, давайте сначала разберем, что такое изотоп и какова структура атома гелия.

Гелий имеет два стабильных изотопа: гелий-3 и гелий-4. В вашем вопросе речь идет о гелии-4, который обозначается как 4/2He. Это означает, что у него 2 протона и 2 нейтрона в ядре, что в сумме дает 4 нуклона. Электронная оболочка гелия состоит из 2 электронов.

Теперь давайте определим массу каждого компонента атома гелия-4:

• Масса протонов: Масса одного протона примерно равна 1,007276 а.е.м. (атомная единица массы). Поскольку в ядре гелия-4 два протона, общая масса протонов составляет:
• 2 * 1,007276 = 2,014552 а.е.м.
• Масса нейтронов: Масса одного нейтрона примерно равна 1,008665 а.е.м. Поскольку в ядре гелия-4 два нейтрона, общая масса нейтронов составляет:
• 2 * 1,008665 = 2,01733 а.е.м.
• Масса электронов: Масса одного электрона примерно равна 0,00054858 а.е.м. Поскольку в гелии-4 два электрона, общая масса электронов составляет:
• 2 * 0,00054858 = 0,00109716 а.е.м.

Теперь мы можем найти общую массу атома гелия-4, складывая массы его компонентов:

Общая масса гелия-4:

• Масса протонов + Масса нейтронов = 2,014552 + 2,01733 = 4,031882 а.е.м.
• Общая масса атома гелия-4 будет: 4,031882 а.е.м. + 0,00109716 а.е.м. (масса электронов) = 4,03297916 а.е.м.

Однако, фактическая атомная масса гелия-4 составляет около 4,002602 а.е.м. Это связано с тем, что часть массы преобразуется в энергию, согласно уравнению Эйнштейна E=mc², в процессе связывания нуклонов в ядре.

Теперь, чтобы ответить на ваш вопрос:

Часть массы, отличная от массы электронной оболочки, это масса нуклонов (протонов и нейтронов). Мы можем рассчитать эту массу:

• Общая масса нуклонов = масса протонов + масса нейтронов = 4,031882 а.е.м.

Таким образом, масса, отличная от массы электронной оболочки, составляет:

• 4,031882 а.е.м. - 0,00109716 а.е.м. = 4,03078484 а.е.м.

В итоге, масса, отличная от массы электронной оболочки, составляет примерно 4,0308 а.е.м.