ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атомное ядро и ядерные процессы из "Основы физической химии Издание 2" Ядро занимает лишь —iQ-is часть объема атома. Плотность вещества, из которого построены ядра атома, необычайно велика и характеризуется значением порядка 10 /сг/ж . Коробка объемом 1 сж , заполненная ядерным веществом, весила бы несколько миллионов тонн. Практически вся масса атома сосредоточена в его ядре, и масса электронов существенной роли не играет. Так, электроны атома урана составляют около 0,02% общей массы атома. [c.36] В ядрах атомов сумма протонов Nn и нейтронов Nb равна атомной массе Л, т. е. [c.36] Из всех видов радиоактивного распада наиболее распространенным является р-распад, при котором р-актив-ное ядро излучает электроны, в результате чего заряд ядра увеличивается на единицу и элемент превращается в другой элемент, расположенный справа в периодической системе Д. И. Менделеева. К р-распаду относится также процесс, когда ядро испускает позитроны (пози-тронный распад, или р+-раснад). При р+-распаде заряд ядра уменьшается на единицу. [c.37] Менее распространенным является а-раснад, при ко-торо.м происходит испускание ядер гелия, при этом заряд ядра а-активного изотопа уменьшается на две единицы, а массовое число — на четыре, так как теряется два протона и два нейтрона. [c.37] Как а-, так и р-распад сопровождается -излучением, т. е. излучением квантов энергии. Последнее является электромагнитным излучением, характеризующимся волнами наименьшей длины. [c.37] Затем при а-распаде уран-234 последовательно превращается в торий с массовым числом 230, радий-226, радон-222, полоний-218 и т. д. Заканчивается радиоактивное семейство урана свинцом с массовым числом 206. [c.38] ОДНИ и те же промежутки времени распадается одна и та же часть атомов. Условились называть периодом полураспада время, за которое распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества. Этот период для различных радиоактивных элементов колеблется в очень широких пределах. Наибольшим периодом полураспада (1,4- 10 лет) из известных природных радиоактивных изотопов обладает теллур-130, наименьшим (3 10- сек) — полоний-212. В табл. 6 приведены периоды полураспада и виды излучения некоторых радиоактивных изотопов. [c.38] Процесс радиоактивного распада протекает с постоянной скоростью. Экспериментально установлено, что величина периода полураспада радиоактивных элементов не зависит от температур (от —270 до 7000° С) и давлений (достигающих нескольких тысяч атмосфер), а также от действия сильных магнитных полей. Период полураспада не зависит также от массы вещества. [c.38] Радиоактивные вен ества характеризуются определенной активностью. Активность измеряется в кюри или в долях кюри милликюри, равная 0,001 кюри, и микрокюри, равная 0,000001 кюри), названных в честь французских ученых Марии и Пьера Кюри. [c.40] Активностью, равной 1 кюри, обладает 1 г чистого радия, в котором ежесекундно распадается 37 млрд. атомов (3,7-101 атомов). Следовательно, если в определенном количестве радиоактивного вещества каждую секунду распадается 37 млрд. атомов, это количество вещества обладает активностью 1 кюри. [c.40] Для превращения ядер атомов их необходимо подвергнуть бомбардировке частицами с большой энергией. Для этого применяют а-частицы (ядра гелия), протоны (ядра легкого водорода), дейтроны (ядра тяжелого водорода с массовым числом 2) и нейтроны. Частицы с большой энергией получают в специальных установках-циклотронах, ускоряющих движение частиц. Самый мощный в мире синхрофазотрон построен в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, в котором получаются частицы, обладающие энергией 10 эв. [c.40] Первая ядерная реакция была осуществлена в 1919 г. [c.40] Из уравнения (1.17) видно, что при распаде ядра фосфора испускается позитрон и образуется ядро кремния. Так было открыто явление искусственной радиоактивности. [c.41] В 1939 г. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри осуществили важную ядерную реакцию в результате бомбардировки нейтронами им удалось произвести деление ядер тяжелого элемента урана, при этом выделялось очень большое количество энергии. Так был открыт эффективный метод искусственного расщепления ядер атомов тяжелых элементов. [c.41] В 1940 г. советские ученые Г. Н. Флеров и К. А. Петр-жак обнаружили самопроизвольное деление ядер урана на осколки, так называемый спонтанный распад, который протекал с очень малой скоростью. [c.41] Распад 1 кг урана сопровождается выделением энергии, равной энергии взрыва 20 000 г нитротолуола. Как указывалось выще, природный уран состоит из трех изотопов U-238, U-235 и U-234. Основную массу составляет U-238, остальные изотопы урана находятся в небольшом количестве — их распространенности соответственно равны 99,2739%, 0,7204 /о и 0,0057%. [c.42] В природе существуют три радиоактивных семейства ряд урана, родоначальником которого является долгоживущий изотоп U-238 (период полураспада 8- 10 лет), а конечным продуктом распада стабильный изотоп свинца РЬ-206 ряд тория — родоначальник изотоп Th-232 (период полураспада 10 лет), конечный продукт РЬ-208 ряд актиния, или точнее, актиноурана — родоначальник U-235, конечный продукт стабильный — Ph-207. Накопление РЬ-206 и РЬ-207 в природных объектах (горных породах, минералах, метеоритах и др.), содержащих уран, позволяет установить абсолютный геологический или космический возраст исследуемого объекта. [c.42] Из реакции (1.19) следует, что торий является источником вторичного ядерного горючего. Так как запасы тория в земной коре значительно превосходят запасы урана, применение его в атомной технике является весьма перспективным. [c.43] Существование атомных ядер и их огромная прочность возможны лишь потому, что внутри любого ядра действуют ядерные силы. Эти силы являются силами притяжения, обладают зарядовой независимостью, одинаково сильно притягивают любую пару частиц друг к другу — протон к нейтрону, нейтрон к протону или нейтрон к нейтрону, являются короткодействующими, они проявляются на расстояниях диаметра одной ядерной частицы ( 10 см). [c.44] В настоящее время все силы, действующие в природе, могут быть приведены к четырем типам сил. Самыми мощными из них являются ядерные силы (так называемое сильное взаимодействие). Они действуют между тяжелыми элементарными частицами — барионами (протоны, нейтроны). Следующими по величине взаимодействия являются электромагнитные силы, действующие между всеми частицами, обладающими электрическими зарядами. Эти силы действуют, например, в атомах между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами. К следующему типу относятся так называемые силы слабого взаимодействия, которые проявляются лишь при распаде элементарных частиц на другие частицы. Самыми слабыми силами в природе являются гравитационные силы — они примерно в 10 раз меньше сильного взаимодействия. [c.44] Вернуться к основной статье