Свойства атомных ядер

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР), получивший широкое применение, в частности, для определения строения некоторых видов органических молекул, основан на исиользовании различия магнитных свойств атомных ядер. Так, спин ядра в атомах С, равен нулю, в атомах Н, ои равен половине, а в атомах Ы, — единице . Метод ЯМР дает возможность определять строение молекул некоторых органических соединений, подвижность частиц в кристаллах в разных условиях. Он все шире применяется при изучении кинетики и механизма химических реакций, состоятя веществ в растворах, процессов протонного обмена между молекулами в растворах, для анализа сложных смесей продуктов реакций и для других целей. [c.90]

Протонно-нейтронная модель атомного ядра. Из весьма значительного числа элементарных частиц, известных в настоящее время, определяющая роль в свойствах образуемых ими атомов принадлежит трем — протону, нейтрону и электрону. Согласно протонно-нейтронной теории строения ядра, предложенной Д. И. Иваненко и В. Гейзенбергом (1932 г.), свойства атомных ядер определяются первыми двумя. Протонно-нейтронная модель предусматривает, что ядра атомов всех элементов состоят из протонов и нейтронов (очевидное исключение представляет водород, атомное ядро которого состоит из одного протона). Число протонов р в ядре определяет порядковый номер 2 химического элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. [c.5]

Развитие физики и химии трансурановых элементов непосредственно основывается на периодическом законе Д. И. Менделеева. В свою очередь исследования в области трансурановых элементов не только углубляют сведения о строении и свойствах атомных ядер, но также расширяют наши представления о структуре периодической системы. Несмотря на огромные достижения науки за прошедшее столетие, система Д. И. Менделеева в принципах построения не претерпела сколько-нибудь заметных изменений, развитие представлений о периодической системе по сути дела коснулось лишь расширения ее нижней границы. [c.665]

Атомные ядра включают N нейтронов и Z протонов. Параметры и свойства атомных ядер влияют на протекание химических процессов, так как масса, заряд, энергия связи, устойчивость и ядерный спин ядра в значительной мере определяют свойства атома в целом. Отметим прежде всего, что с помощью масс-спектроскопических методов можно обнаружить разность ме кду массой ядра и массой, найденной простым суммированием масс составляющих его нуклонов, — так называемый дефект массы Ат. Энергетический эквивалент дефекта массы представляет собой энергию связи нуклонов в ядре. Ат = = 1,0078 Z+1,0087 N —т. Для ядра гелия Ат = 0,03 а. е. м., что соответствует 27,9 МэВ. Энергия связи ядра химического элемента приблизительно линейно зависит от массового числа A=--Z- -N. Если построить график зависимости средней энергии связи па один нуклон от массового числа, наблюдается максимум при средних значениях массового числа. Таким образом, ядра со средним массовым числом более устойчивы, чем тяжелые или легкие. Следует отметить, что тяжелые ядра богаче нейтронами, чем легкие. При Z>84 уже не существует стабильных ядер. Различают следующие виды ядер изотопы (равные Z, неравные N), изотоны (неравные Z, равные N), изобары (неравные Z, неравные N, равные А), изомеры (равные Z и N, однако внутренняя энергия неодинакова). Для нечетных А имеется лишь одно стабильное ядро, а для четных — несколько стабильных ядер изобаров (правило изобар Маттауха). [c.34]

Методом ЭПР исследуются молекулы, атомы и радикалы в газовой фазе, матрицах, растворах (в том числе и сольватированные электроны), в кристаллах и порошках. Из спектра ЭПР и особенностей его тонкой и сверхтонкой структуры можно получать важные сведения об электронной конфигурации атомов и ионов, о свойствах атомных ядер. ЭПР — один из наиболее чувствительных методов обнаружения и идентификации свободных радикалов, установления их электронной конфигурации и геометрии. Метод ЭПР применяется и для исследования комплексных соединений, в частности соединений переходных и редкоземельных металлов. При этом величина -фактора и его зависимость от направления определяются силой и симметрией [c.148]

Свойства атомных ядер Таблица 13.3 [c.353]

Дальнейшее понижение температуры удается достигнуть при пользовании солями с высокой парамагнитной восприимчивостью, помещаемыми в магнитное поле. При устранении магнитного поля эти соли, теряя магнетизм, охлаждаются Таким путем в 1950 г. была достигнута температура 0,0014° К, а в настоящее время на основе использования магнитных свойств атомных ядер — температура ниже 0,00001° К. [c.111]

Магнитные свойства атомных ядер [c.11]

Распространенность элементов зависит от свойств атомных ядер и их устойчивости. Это обнаружили после открытия стабильных изотопов и точного определения изотопного состава всех природных элементов. Сведения об относительной распространенности изотопов в земной коре получены для всех химических элементов. Соотношения между изотопами одного элемента самые различные. Некоторые элементы, например медь и европий, состоят из двух изотопов с почти равной распространенностью, распространенность двух изотопов лантана отличается между собой почти в 100 раз. Наименьшую относительную распространенность имеет изотоп Не — всего лишь 0,00013% общего числа всех атомов атмосферного гелия. [c.85]

Прежде чем перейти к рассмотрению принципов метода ядерного магнитного резонанса, кратко остановимся на магнитных свойствах атомных ядер. [c.11]

Модели строения ядра. Ряд свойств атомных ядер может быть понят на основе моделей их строения — капельной модели, модели оболочек и коллективной модели. [c.50]

Указанные модели, являясь первым грубым приближением, позволяют описать основные свойства атомных ядер. [c.50]

Соотношение числа нейтронов и протонов в атомном ядре подчиняется определенной закономерности. В 1932 г. советские физики Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон высказали предположение (на основании рассмотрения свойств атомных ядер), что протоны и нейтроны стремятся соединиться в равном числе на один протон — один нейт- [c.211]

Оболочечная модель ядра атома и устойчивость изотопов. Экспериментально установлено, что свойства атомных ядер, например, стабильность, распространенность в природе, энергия связи нуклона в ядре, число изотопов, изменяются периодически с увеличением числа протонов и нейтронов. На этом основании выдвинута гипотеза об оболочечном строении ядер атомов. Считается, что ядерные оболочки заполняются нуклонами (протонами и нейтронами) подобно тому, как заполняются электронами оболочки атома. Стабильными и распространенными являются те атомы, ядра которых имеют определенное число протонов или нейтронов, а именно 2, 8, 20, 50, 82, 114, 126. Эти числа получили название магических. Считается, что они связаны с емкостью оболочек. [c.86]

Развитие физики и химии трансурановых элементов непосредственно основывается на периодическом законе Д.И, Менделеева. В свою очередь Исследования в области трансурановых элементов не только углубляют сведения о строении и свойствах атомных Ядер, но также расширяют наши представления о структуре периодической системы. [c.15]

Физические основы спектроскопии ядерного магнитного резонанса определяются магнитными свойствами атомных ядер. Взаимодействие магнитного момента ядра с внешним магнитным полем Во приводит в соответствии с правилами квантовой механики к диаграмме ядерных энергетических уровней, так как магнитная энергия ядра может принимать лишь некоторые дискретные значения Я,- — так называемые собственные значения. Этим собственным значениям энергии соответствуют собственные состояния — те состояния, в которых только и может находиться элементарная частица. Они также называются ста-ционарными состояниями. С помощью высокочастотного генератора можно вызвать переходы между собственными состояниями на диаграмме энергетических уровней. Поглощение энергии можно обнаружить, усилить и записать как спектральную линию, или так называемый резонансный сигнал (рис. 1). [c.10]

В данной главе рассматриваются различные свойства атомных ядер—их состав и устойчивость, а также связь устойчивости ядер с распространенностью элементов в природе. [c.424]

Методом ЭПР исследуются молекулы, атомы и радикалы в газовой фазе, в растворах, в кристаллах и порошках. Из спектра ЭПР и особенностей его тонкой структуры получают важные сведения об электронной конфигурации атомов и ионов, о свойствах атомных ядер. Это один из наиболее чувствительных методов обнаружения и идентификации свободных радикалов, определения их формы и размеров. Его применяют также для исследования комплексных соединений, в частности переходных и редкоземельных металлов. [c.227]

Спектроскопия ЯМР основана на измерении магнитных свойств атомных ядер. Магнитные свойства ядер, в свою очередь, обусловлены тем, что ядра атомов, вращающиеся вокруг собственной оси, имеют момент количества движения, который называется спином ядра. Спин характеризуется ядерным спиновым квантовым числом /, которое может принимать значения О, 1/2, 1, 3/2,. .. и определяется числом протонов и нейтронов, составляющих ядро. [c.539]

Квантовая механика является новым бурно развивающимся разделом теоретической физики. Изучение квантовой механики необходимо для понимания и использования свойств атомных ядер, атомов, молекул, для понимания химических свойств ато- [c.14]

Для исследования некоторых свойств атомных ядер представляет значительный интерес изучение движения частицы массы л в поле с потенциальной энергией [c.171]

Свойства атомных ядер [c.550]

Некоторые особые закономерности в свойствах атомных ядер совершенно очевидны, особенно в случае более тяжелых элементов. Элементы с нечетным атомным номером имеют лишь один или два природных (т. е. устойчивых) изотопа, в то время как элементы с четным атомным номером обладают значительно большим числом изотопов, причем многие такие элементы имеют восемь и более изотопов. Установлено также, что нечетные элементы встречаются в природе значительно реже, чем четные. Элементы, не имеющие устойчивых изотопов (технеций, астатин), характеризуются нечетными атомными номерами. [c.550]

Для многих элементов и их изотопов характерны парамагнитные явления, которые обусловлены магнитными свойствами атомных ядер. Если эти элементы поместить в магнитном поле, то ядра их атомов ориентируются определенным образом. Наблюдение явления ЯМР в исследуемом веществе возможно при соответствующем выборе частоты магнитного поля. Спектрометры ЯМР находят применение в лабораторных исследованиях для качественного и количественного анализа веществ. В промышленности они используются для определения влажности най-лонового волокна, степени полимеризации полистирола и т. д. Впервые спектрометр ЯМР был использован на опытной установке в 1956 г. [c.540]

Изомерия является сравнительно обшим свойством атомных ядер и наблюдается как среди устойчивых, так и среди радиоактивных ядер. Около 12% всех ядер образуют изомерные пары. Распространенность изомеров подчиняется следующим основным закономерностям [4] [c.295]

По свойствам атомных ядер актиноиды резко отличаются от лантаноидов. Все актиноиды радиоактивны, и их применение основано главным образом на этом свойстве. Из актиноидов в природе встречаются уран, торий, протактиний и в незначительных количествах плутоний (отношение плутония к урану в природных рудах Вообще следует отметить, что радиоактивные [c.252]

ОБЩИЕ СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР [c.5]

Развитие ядерной физики и радиохимии было необходимым условием для открытия эка-марганца. Изучение строения и свойств атомных ядер привело к выводу, что элементы, не обнаруженные в природе, неустойчивы и поэтому их можно получить только синтезом из других элементов. [c.6]

До 1932 г. ученые полагали, что атомы всех элементов построены из двух видов простейших частиц — протонов и электронов. Однако физические свойства атомных ядер показывали, что эта теория не может считаться правильной. Проблема атомного строения получила правильное разрешение только после открытия еще двух новых видов простейших частиц — позитронов и нейтронов. [c.307]

Лекция 50. Строение и свойства атомных ядер. Энергия связи [c.167]

Итак, развиваются исследования по периодичности свойств атомных ядер, а следовательно, и определению границы периодической системы. Доказывается существование островов стабильности (относительно устойчивых сверхъядер) вблизи ядер с магическими числами (114 протонов и 184 нейтронов 164 протонов и 308 нейтронов). Синтез новых ядер дает ученым исходные данные на пути к единой теории ядра, которая должна объяснить и предсказать, подобно периодической системе Д. И. Менделеева, свойства всех ядер. [c.427]

Как видно, из спектра ЭПР л особенностей его тонкой и сверхтонкой структуры можно получать важные сведения об электронной конфигураций атомов и ионов, о свойствах атомных ядер. Для химиков ЭПР ценен как один из наиболее чувствительных методов обнаружения и идентификации свободных радикалов, установления их электронной конфигурации и. геометрии. Найда из спектра ЭПР газов, растворов, кристаллов (порошков) значение Н, отвечающее резонансной линии, по (19.15) вычисляют -фактор. Последний используют для идентификации радикалов, чему Ьпособствует вьгявление сверхтонкой структуры спектра. По я-фактору можно судить о симметрии радикала, а также определить энергии отдельных орбиталей. Сверхтонкое расщепление в спектре позволяет определить заселенность. у- и р-орбиталей атома с магнитным ядром в радикале, а отсюда — электронйое распределение и в известных случаях — валентный угол. Так, например, именно метод ЭПР сказал решающее слово в пользу угловой структуры радикала СН2. Метод ЭПР применяется и для исследования комплексных соединений, в частности соединений переходных и редкоземельных металлов. Величина -фак-тора и его зависимость от направления при этом определяются силой И симметрией ло.ия, создаваемого лигандами [к-6]. [c.78]

Хотя на протяжении долгого времени исследования редких и иногда весьма неустойчивых частиц, которые испускают атомные ядра, вьшол-няли физики, в последние годы многие свойства атомных ядер приобрели чрезвычайно важное значение для химии. В частности, для объяснения многих ранее установленных фактов оказалось очень э< ективным применение радиоактивньк изотопов, или, как принято говорить, меченых атомов , которые также помогают решать проблемы, представлявшиеся необыкновенно трудными при исследовании традиционными экспериментальными методами. Например, меченые атомы позволили установить механизм фотосинтеза, что было совершенно невозможно до 1945 г. [c.424]

Протонно-нейтронная модель послужила основой для дальнейшего детального изучения свойств атомных ядер. Оказалось, что ядро заьслючает в себе 99,98 о [c.20]

В основе фотоядерного метода анализа (ФМА) состава вещества лежит свойство атомных ядер при взаимодействии с гамма-квантами достаточно высоких энергий вступать в фотоядерные реакции, которые приводят к образованию новых ядер, отличающихся от исходных либо возбужденным состоянием, либо ну-клонным составом. Необходимым условием протекания фотоядерной реакции является превышение величины энергии гамма-кванта порогового значения для данного типа реакции. Известно большое количество типов фо-тоядерных реакций, различающихся по виду испускаемых в ходе реакции частиц. К наиболее распространенным относятся реакции (7,и), (7,у ), (У-2и), (у,пр), (у,а). Количественно фотоядерные реакции, как и реакции на нейтронах, характеризуются сечением, величина которого определяется вероятностью протекания реакции на ядрах данного типа при взаимодействии с гамма-квантами определенной энергии. В области энергии 10-20 МэВ сечение составляет 10 -10 см [36]. Для большинства атомных ядер наибольшее сечение имеет реакция (у,и), величина его растет с увеличением атомного номера нуклида. Вероятность протекания этой реакции возрастает также и с увеличением энергии кванта, достм ает максимума и затем спадает. Этот максимум в сечении фотоядерных реакций принято называть гигантским резонансом. [c.59]

Явление ядерного магнитного резонанса обусловлено тем, что некоторые атомные ядра, кроме заряда и массы, имеют также момент количества движения, или спин. Вращающийся заряд создает магнитное поле, и в результате ядерному моменту количества движения сопутствует ядерный магнитный момент. Гипотеза о существовании ядерного спина впервые была выдвинута Паули [1] для объяснения сверхтонкой структуры атомных спектров. Долгое время ядерный магнитный резонанс изучали на молекулярных пучках при этом были получены фундаментальные сведения о свойствах атомных ядер [2]. Однако результаты таких исследований представляли мало интереса для химиков, пока в 1945 г. Парсел в Гарварде и Блох в Стэнфорде независимо друг от друга не осуществили наблюдение ядерного магнитного резонанса в конденсированных средах. Парсел и др. [3] наблюдали резонанс в твердом парафине, а Блох и др. [4] — в жидкой воде. После того как в спектре этилового спирта были идентифицированы сигналы трех типов магнитно-неэквивалентных протонов [5], ядерный магнитный резонанс становится преимущественно полем деятельности химиков, и это положение сохраняется до сих пор. [c.13]

Изучение радиоактивности — процесса, который самопроизвольно протекает в сравнительно менее устойчивых ядрах радиоактивных элементов, — дало много сведений об атомных ядрах. Следовало ожидать, что если бы удалось те или иные превращения в ядрах вызывать и осуществлять искусственно, то это могло бы еще в более значительной мере осветить вопрос о составе и свойствах атомных ядер. Из различных трудностей, которые возникали на этом пути, наиболее общей была необходи-1 ость воздействия на ядра какими-то особо мощными средствами. [c.410]

В дальнейшем возникла необходимость изменения такого определения. В 1919 г. Резерфорд и его сотрудники по Кавендишской лаборатории в Кембридже (Англия), где усиленно изучалось явление радиоактивности, сообщили, что им удалось превратить атомы азота в атомы кислорода путем бомбардировки азота альфа-частицами (ядрами гелия), испускаемыми с большими скоростями атомами радия. Начиная с 1930 г. исследования в области искусственной радиоактивности были весьма успешными, и ныне работы в этой области физики проводятся наиболее активно. К настоящему времени почти каждому элементу удалось сообщить радиоактивность и превратить его в другие элементы путем бомбардировки частицами, движущимися с большими скоростями одновременно с этим происходит накапливание данных, характеризующих свойства атомных ядер. Результаты этих работ позволяют теперь утверждать, что элемент нельзя превратить в другой элемент обычными химическими методами. Открытие новых явлений могло привести к сомнениям в отношении правильности разделения веществ на элементарные вещества и соединения, если бы не тот факт, что наши знания в области строения и свойств атомов за последние годы также быстро возрастали. В данной книге автор не пользуется ни одним вариантом из прежних определений, а ограничивается приведенным в начале рассматриваемой главы определением элемента как вида вещества, представленного атомами определенного вида, а именно атомами с одинаковым атом1шм номером. [c.78]

В учебнике изложены общие свойства атомных ядер, основные вопросы естгствегпгой и искусственной радиоактивности, методы регистрации радиоактивных излучений, взаимодействия излучения с веществом, ядерные реакции. Кратко описаны принципы методов ускорения заряженных частиц, получения новых элементов периодической системы. [c.2]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология