ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Барионы (тяжелые частицы) из "Строение материи и химическая связь" Открыты приблизительно после 1947 г. в космическом излучении и в ядерных реакциях при высоких энергиях. Эти частицы, очень интересные с точки зрения ядерной физики, до сих нор не играли никакой роли для ядерной химии. [c.40] Для ядра гелия Ат л 0,030 ат. ед. этому значению соответствует энергия 27,9 МэВ. Дефект массы, или энергия связи, ядра химического элемента приблизительно линейно зависит от числа нуклонов А. Зависимость энергии связи, приходящейся на один нуклон, от числа нуклонов А имеет максимум при средних атомных весах. Средние по весу ядра стабильнее, чем более легкие и более тяжелые тяжелые ядра относительно богаче нейтронами, чем легкие. При 2 84 стабильные ядра не существуют. [c.40] Различные ядра можно классифицировать следующим образом изотопы (2 одинаково, N неодинаково), изотопы (2 неодинаково, N одинаково), изобары (2 неодинаково, N неодинаково, А одинаково), изомеры (одинаковые 2 и Ы, но неравные энергии). При нечетном значении А существует только одно стабильное ядро с четным А связано несколько изобарных стабильных ядер (изобарный закон Маттауча). [c.40] Нуклоны распределены приблизительно равномерно по объему ядра и образуют кубическую плотнейшую упаковку (см. разд. 1.5) так же, как молекулы в капле жидкости. Более глубокая аналогия состоит в равномерном увеличении энергии связи с увеличением числа частиц капельная модель-, Бор, Гамов). Ядра с четными значениями I и N встречаются поразительно часто они устойчивы, при этом особую роль играют следующие магические числа 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126. Йенсен и Геп-нерт-Майер квантовомеханическими методами показали, что для атомных ядер, подобно электронным оболочкам, справедлив принцип заполнения оболочек с особенно устойчивыми заполненными конфигурациями, как будет показано в гл. 5 при рассмотрении инертных газов. В настоящее время продолжаются исследования в области сильных взаимодействий между элементами ядра и выяснение роли мезонов как квантов ядерного поля. [c.41] Наряду с энергией связи и стабильностью химически важными свойствами ядра служат магнитный и электрический моменты. Спин ядра состоит из спинов нуклонов (1/2 л), поэтому он всегда равен четному или нечетному кратному ОТ 1/2 п- Спины всех ядер ] имеют значение в основном ОТ О до 4,5 спин проявляется, например, в сверхтонкой структуре атомных спектров и играет огромную роль в спектроскопии ядерного резонанса. Так называемый квадрупольный момент ядер О характеризует асимметрию в распределении заряда и определяет межмоле-кулярные силы, действующие между неполярными молекулами (например, в газообразном СОд). Значение О позволяет оценить степень отклонения формы ядра от шарообразной. [c.41] При испускании а-лучей А уменьшается на 4, а Z — на 2 при испускании р-лучей Z увеличивается на 1, а А остается постоянным (закон смещения Содди и Фаянса). Кинетика радиоактивного распада описывается уравнением скорости реакции первого порядка. В качестве единицы активности введено такое количество излучателя, в котором за 1 с происходит 3,7-lOi актов распада. Эта единица названа 1 кюри (Ки). [c.42] О химии искусственных элементов, получаемых в ядерных реакциях (трансурановые элементы) можно прочитать в соответствующих главах учебников по неорганической химии. [c.43] Некоторые методы разделения изотопов мы уже упоминали выше, другие излагаются в учебниках физической химии. [c.43] Значения масс в настоящее время можно определять с точностью до 10 ат. ед. [c.44] В химии важен, прежде всего, химический атомный вес элемента. Это — среднее значение атомных весов различных изотопов данного элемента с учетом естественного процентного распределения изотопов. Поскольку при химических реакциях соотношение изотопов остается приблизительно постоянным, средние атомные веса также практически постоянны. Исключение, однако, составляет свинец, соединения которого в зависимости от происхождения имеют разный изотопный состав. Так, свинец, образовавшийся в урансодержащих рудах, имеет атомный вес 206. В минералах, в которых свинец возник в результате радиоактивного распада тория, это значе- П1е равно 208. В наиболее часто встречающемся минерале— галените РЬЗ (свинцовый блеск) его атомшзп вес равен 207,21. Здесь свинец представляет собой смесь изотопов с атомными весами 204, 206, 207 и 208. [c.44] В данном случае для расчета взяты округленные значения точный атомный вес хлора равен 35,453 ат. ед. Атомные веса элементов после введения новой единицы массы незначительно изменились но сравнению со старой шкалой. Так, кислород теперь имеет атомный вес 15,9994. Только в трех случаях отклонения оказались значительными бром 79,909 (ранее 79,916), хлор 35,453 (ранее 35,457) и серебро 107,870 (ранее 107,88). [c.45] Во многих учебниках химии мы находим понятия, которые происходят от корпускулярных представлений о строении атома (атомная модель Бора) и которые затрудняют понимание законов квантовой химии. Например, понятия круговая или эллипсоидная траектория электрона мы хотели бы вообще не применять. Однако понятия электронная оболочка или тболочка , как мы видим, остаются полезными и при квантовомеханической трактовке атома. Эта глава служит непосредственным продолжением гл. 3. Сначала мы проанализируем состояния одного электрона в сферически симметричном поле, т. е. атом водорода и его возбужденные состояния. Прежде всего сделаем краткий обзор результатов экспериментальных исследований, особенно в области атомной спектроскопии. [c.46] Важнейшую информацию по уровням энергии атомов дают эксперименты по электронному облучению, а также рентгеновские и оптические спектры. [c.46] Опыт Франка — Герца зависимость си.пы тока от приложенного ускоряющего напряжения (для паров ртути). [c.47] когда ее величина достигает определенного минимального значения. Это минимальное значение соответствует разнице энергий между двумя дискретными состояниями атома. [c.48] Наиболее убедительно наличие уровней энергии атома доказано методами атомной спектроскопии, прежде всего благодаря очень высокой точности определения длин волн. [c.50] На рис. 11 уровни энергии (схема термов) представлены графически. Из пяти известных серий изображены только три длины волн даны в нанометрах (нм). Слева на ординате в качестве нулевой точки выбрано основное состояние (состояние с наибольшей энергией связи). Справа на ординате нулевой точкой служит наименьшее из возможных значений энергии связи, при котором электрон еще остается связанным оно называется также границей серии. Максимальная энергия связи (13,59 эВ) равнозначна энергии ионизации атома водорода, которая может быть определена также при помощи других методов. [c.51] Спектры более тяжелых атомов в общем случае значительно сложнее. Здесь за излучение и поглощение ответственны главным образом различные по энергии переходы внешних электронов, которые называют также оптическими электронами . [c.51] Вернуться к основной статье