Ядра атомов и ядерные реакции

Выделение энергии в ядерных реакциях сопровождается измеримой потерей массы, которая соответствует соотношению Эйнштейна ЛЕ = с Ат. Разность между массами ядра и нуклонов, из которых оно состоит, называется дефектом массы. По дефекту массы нуклида можно вычислить его энергию связи, т. е. энергию, требуемую для разделения ядра на индивидуальные нуклоны. Исследование энергий связи ядер в расчете на один нуклон показало, что выделение энергии может происходить при расщеплении тяжелых ядер (ядерное деление) и при слиянии легких ядер (ядерный синтез). [c.274]

Индивидуальность атома сохраняется до тех пор, пока сохраняется целостность его ядра. Атом может отдать несколько электронов или приобрести определенное количество электронов, и его индивидуальность при этом сохраняется. При изменении состава ядра изменяется и характер атома. С помощью ядерных реакций можно из атомов одних элементов получать атомы других. [c.65]

Если атомное ядро испускает альфа-частицу (Не +), заряд ядра уменьшается на две единицы и, следовательно, исходный элемент пре-врашается в элемент, занимающий в периодической таблице место на две группы левее. Его массовое число (атомная масса) уменьшается на 4, т. е. на массу альфа-частицы. При испускании бета-частицы (электрона) заряд ядра увеличивается на единицу без изменения массового числа (наблюдается лишь весьма незначительное уменьщение атомной массы) в этом случае атом данного радиоактивного элемен та превращается в атом другого элемента, занимающего в периодиче ской системе место на одну группу правее. При испускании гамма лучей не происходит изменения ни атомного номера, ни атомной массы Ядерные реакции в ряду уран —радий приведены на рис. 20.6 Важнейший изотоп урана составляет 99,28% природного элемента [c.609]

Это означает, что при поглощении ядром атома азота (с зарядом 7 и массой 14) одной й-частицы, т. е. ядра атома гелия (с зарядом 2 и массой 4), выделяется протон (с зарядом 1 и массой 1) и, следовательно, остается частица с зарядом 8 и массой 17, т. е. ядро одного из изотопов кислорода. Процессы в электронных оболочках атомов происходят несравненно легче, чем в атомных ядрах. Поэтому обычно при записи ядерных реакций состояние электронных оболочек атомов, для упрощения, не учитывается, и, например, а -частица, представляющая собой воп атома гелия с двойным зарядом Не++, записывается просто, как атом Г .ИИЯ. [c.411]

Для определения лёгких изотопов важное значение имеет реакция (п,р). Хотя сечение захвата для этой реакции суш,ественно меньше сечения радиационного захвата нейтронов, дочерние нуклиды часто оказываются более удобными для количественного определения материнских. Типичным примером является активация хлора. Природный хлор содержит два изотопа С1 (75,77 ат.%) и (24,23 ат. %). При облучении тепловыми нейтронами второй изотоп превраш,ается в С1, имеюш,ий период полураспада около 37 мин., что неудобно для определения. На ядрах первого радионуклида протекают три ядерные реакции [c.112]

Различные государственные организации финансируют исследования в тех областях химии, которые соответствуют специфической деятельности этих учреждений. Ведущее место среди государственных организаций по исследованиям в химии занимает Комиссия по ато.мной энергии. Химическое отделение отдела научных исследований этой организации субсидирует исследования в области атомного ядра и радиохимии, включая такие вопросы, как изучение химическими методами ядерных реакций и их продуктов, применение радиоактивных изотопов для исследования механизма, равновесия и скорости химических реакций. Биологическое и медицинское отделение финансирует исследования в области биохимии, отделение по усовершенствованию реакторов— в области химической технологии, отделение сырьевых материалов — в области методов обработки руды. [c.156]

Энергии, выделяющиеся при большинстве ядерных реакций, превышают 10 э при расчете на одно ядерное превращение, что соответствует значению 2,3 10 калорий на моль. Эго значение на много порядков больше, чем значение энергии, которая выделяется при химических реакциях. Однако кинетическая энергия, выделяющаяся при ядерной реакции, распределяется между ядром, претерпевающим превращение, и испускаемой более легкой частицей (или несколькими частицами), причем это распределение энергии происходит в соответствии с законом сохранения импульса. Как будет показано ниже, импульс, который приобретает атом при испускании легкой частицы, часто бывает достаточно велик, чтобы разорвать одну или несколько химических связей этого атома в химическом соединении. В других случаях величина импульса может быть недостаточна для разрыва связи (например, при испускании -кванта малой энергии, в частности при изомерных переходах). Следует заметить, что во всех случаях в результате ядерных процессов образуются возбужденные атомы или молекулы. [c.198]

Захватом называется ядерная реакция, при которой /С-электрон, первоначально находящийся в атоме, но за пределами его ядра, поглощается (захватывается) ядром. Запишите уравнение этого процесса, основываясь на нейтронно-протонной теории. Какой атом образуется прп /С-захвате, происходящем в изотопе Т [c.86]

Естественная радиоактивность наводила на мысль, что ядра всех атомов сложны. Представляло большой интерес разрушить ядро атома. Впервые это удалось Э. Резерфорду в 1919 г. Подвергая атом азота бомбардировке гелионами (т. е. а-частицами), он разрушил ядро атома и выбил из него новую частицу- — ядро атома водорода. Эту искусственную ядерную реакцию можно изобразить уравнением [c.50]

Как до 1900 г. считалось, что атом в соответствии с его определением является неделимым, так и до 1919 г. атомное ядро тоже считалось неделимым. Открытие ядерного распада при исследовании радиоактивности поставило перед учеными новую задачу нельзя ли искусственным путем разделить протоны в ядрах. Сомнения, существовавшие по этому поводу, были обусловлены тем, что силы, связывающие протоны, были чрезвычайно велики. Но в 1919 г. Э. Резерфорду удалось осуществить первую ядерную реакцию. Резерфорд бомбардировал газообразный азот быстрыми а-частицами (ядрами гелия), в результате чего ему удалось превратить атомы азота в атомы кислорода. [c.109]

Общие закономерности космич. распространенности Э. X. в природе представлены на графике Зюсса и Юри (рис.). Наиболее распространены в космосе водород и гелий (на Земле их распространенность мала по причине летучести). В основном распространенность Э. X. в космосе уменьшается с ростом ат. веса, но обнаруживает резкий максимум в группе железа ( железный пик ) и двойные максимумы вблизи магических чисел нейтронов 50, 82, 126, к-рые отвечают заполненным ядерным оболочкам. Легкие Э. х., Li, Be, В, лежат гораздо ниже основной кривой, что объясняется разрушением их ядер (выгоранием) при термоядерных реакциях в недрах звезд. Выше основной кривой лежат Э. х., ядра к-рых могут быть построены из целого числа а-частиц (ядер гелия) — С, О, Ne, Mg, Si, S, Ar, a, или участвуют в углеродном цикле ядерных реакций в звездах — С, N, О. Все эти закономерности ядерная астрофизика объясняет образованием элемеитов посредством ядерных реакций в недрах звезд и ири звездных взрывах (вспышках Сверхновых). Основные ядерные процессы, помеченные на рисунке гелиевые реакции (а) медленный (s) и быстрый (г) захват нейтронов образование Э. X. группы железа в условиях, близких к [c.497]

Итак, многие вопросы, связанные с теорией системы элементов, нашли свое решение с развитием представлений о заряде ядра и структуре электронной оболочки. Напомним, что Менделеев предвидел ряд принципиальных положений, связанных с особенностями ядерных реакций. Так, в 1871 г. он писал Согласившись даже с тем, что материя элементов совершенно однородна, нет повода думать, что и п весовых частей одного элемента или п его атомов, давши один атом другого тела, дадут п же весовых частей, то есть что атом второго элемента будет весить ровно в п раз более, чем атом первого . Действительно, в настоящее время мы знаем, что масса атомных ядер всегда меньше суммы масс образующих их протонов и нейтронов, находящихся в свободном состоянии [c.100]

В 1919 г. Резерфорд впервые осуществил искусственное превращение атома одного элемента в атом другого элемента. Из атома азота он получил атом кислорода. В 1929 г. Лоуренс создал первый циклотрон, после чего было изучено множество ядерных реакций. В 1934 г. Жолио-Кюри получил первый искусственный радиоактивный элемент — изотоп фосфора Р . К 1939 г. стало ясно, что деление ядра практически осуществимо и что оно должно сопровождаться выделением огромного количества энергии. В Чикагском университете в 1942 г. был построен первый урановый котел. С тех пор атомная наука и техника шагнули далеко вперед. [c.137]

В результате ядерных реакций образуются новые атомы с устойчивыми или, гораздо чаще, с неустойчивыми ядрами, которые затем, испуская частицы, превращаются в устойчивые ядра. Искусственные элементы с неустойчивыми ядрами называются искусственными радиоактивными изотопами. Изотопы углерода п отличаются друг от друга числом нейтронов в ядре — атом имеет шесть, О — семь и — восемь нейтронов. Углерод является радиоактивным (радиоизотоп углерода), а и — стойкие, нерадиоактивные изотопы углерода. [c.141]

Возбужденные состояния. Ядро, так же как атом и молекула, представляет квантовую систему и может находиться в различных энергетических состояниях. До сих пор рассматривалось только основное, или нормальное, состояние ядер. Существование более высоких возбужденных уровней вызывает резонансные эффекты в ядерных реакциях. Сведения [c.517]

Чтобы изменить свойства атома, превратить его в атом другого элемента, необходимо прибавить или убавить содержание в его ядре протонов или нейтронов. Современная техника располагает такими средствами. При этих ядерных реакциях выделяется много энергии, которая получила название атомной. Одновременно с выделением энергии при ядерных реакциях излучаются характерные частицы или лучи, а само явление носит название радиоактивного распада. [c.198]

В 1964 г. в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ при облучении ускоренными ионами были синтезированы ядра, испытывающие спонтанное деление с периодом полураспада, который был приблизительно оценен как 0,2—0,4 сек. Спонтанное деление нового излучателя наблюдалось на фоне распада спонтанно делящихся изомеров и других активностей, которые образуются в реакции Ри + Ке в существенных количествах, поэтому в первой работе не удалось измерить период полураспада точнее. Трудности, с которыми столкнулись экспериментаторы, иллюстрируют следующие цифры при максимальной интенсивности потока ускоренных ионов неона (десятки микроампер ионного тока) наблюдавшийся выход составлял приблизительно один атом в час. Однако, несмотря на все эти трудности, анализ формы функции возбуждения для обнаруженного излучателя и результаты контрольных опытов позволили авторам работы сделать заключение, что синтезированный изотоп является одним из изотопов элемента 104 с массовым числом, по всей вероятности, 260 [26]. [c.14]

Значительное количество радионуклидов образуется в атмосфере в результате ядерных реакций содержащихся в атмосфере элементов под действием космического излучения. В табл. 2.4 приведены некоторые радионуклиды, обнаруженные в атмосфере. Радионуклиды с малой ато.мнон массой ( Н, Ве, Ве, С), образуются в основном при взаимодействиях, в которых участвуют ядра атмосферного азота и кислорода, в то время как радионуклиды Si, Р и образуются исключительно из [c.55]

Полная масса атома называется его атомной массой и приблизительно равна сумме масс всех протонов, нейтронов и электронов, входящих в состав атома. Когда из протонов, нейтронов и электронов образуется атом, часть их массы превращается в энергию, которая выделяется в окружающую среду. (Этот дефект массы и есть источник энергии в реакциях ядерного синтеза). Поскольку атом невозможно разделить на составляющие его элементарные частицы, не подводя к нему извне энергию, которая эквивалентна исчезнувшей массе, эта энергия называется энергией связи атомного ядра. [c.18]

Изотоп нильсборий-261 был получен при бомбардировке ядра америция-243 ядрами неона-22, а изотоп ннльсбо-рий-260 — при бомбардировке ядра калифорния-249 ядрами азота-15 (второй продукт — нейтроны). Составьте уравнения этих ядерных реакций. Рассмотрите возможную электронную формулу ато а нильсбория и обоснуйте проявление им максимальной (для элементов VB группы) степени окисления. Будет ли высший хлорид нильсбория более или менее летучим, чем высшие хлориды ниобия и тантала [c.135]

Дефектом массы (Ат) называют разность между массой ядра и арифметической суммой масс протонов и нейтронов, входящих в его состав. Дефект массы связан с энергией, выделяющейся при образовании ядра, соотношением Эйнштейна Е=Атс . Чем больше Ат, тем больше энергия связи между частицами в ядре и тем выше его устойчивость. Благодаря большим значениям Ат для ядерных реакций применим не закон сохранения массы, а общий закон сохранения материи Sm+S = onst. [c.102]

О составе атомных ядер и энергии их образования. Изучение явления радиоактивности первоначально привело к предположению, что ядра различных атомов построены из протонов и электронов. Эта гипотеза долгое время была общепризнанной. Однако последующее изучение ядерных реакций, открытие нейтронов Чедвиком и выявившаяся возможность выделения нейтронов из любых атомных ядер (кроме протона) привели к отказу от ранее принятой гипотезы. Д. Д. Иваненко и Е.Н. Га-пон (1932) и Гейзенберг (в том же году) высказали и обосновали положение, что атомные ядра состоят 8 88 90 92 9 из протонов и нейтронов, и предложили протонно-нейтронную теорию Рис. 8. Энергетические уровни 5/ атомных ядер и 6 -подуровией электронов в ато- [c.51]

Заряд нового ядра отвечает порядковому номеру кремния алюмиг ний в конечном счете обр атился в кремдий. Устойчив ли полученный нами изотоп кремния Обращаясь к списку изотопов природного кремния, мы увидим, что изотоп кремния с атомнььм весом 30 среди них имеется, хотя и не преобладает. Следовательно, этот изотоп кремния достаточно устойчив и на нем цепь ядерных реакций должна оборваться. [c.346]

Каждый элементарный акт превращения атомного ядра (связанный с ядерной реакцией синтеза изотопов или их распадом) опровождается испусканием кванта или какой-либо частицы. При этом вследствие закона сохранения импульса возникающее ядро (и весь атом, в состав которого входит это ядро) приобретает ямпульс, равный по величине импульсу вылетевшей частицы или у-кванта. Такие ядра называют ядрами отдачи. [c.155]

Сцилард и Чалмерс [112] показали, что при определенных условиях активный изотоп, образующийся в ядерной реакции без изменения атомного номера, можно (при большой удельной активности) хищгческим путем отделить от облученного материала. Самой важной ядерной реакцией, идущей без изменения атомного номера, является радиационный захват нейтронов (п, у) однако при реакциях типа (п, 2п), (у, п) и (с1, р) также возникают изотопы облучаемого элемента. Теория эффекта Сциларда—Чалмерса будет рассмотрена в п. 6, но уже здесь можно отметить, что он, по крайней мере частично, обусловливается следующим простым механизмом. Даже если составное ядро не испускает тяжелых частиц, теряя энергию в виде фотонов (радиационный захват), образующееся после испускания фотона ядро (атом) испытывает отдачу. Как правило, энергия отдачи достаточна для разрыва химической связи между данным атомом и остальной молекулой. Это тем более имеет место, если испускается не фотон, а тяжелая нейтральная частица. [c.100]

Значительно труднее обстоит дело, когда по ядерным реакциям получают изотопы исходного элемента таковы реакции (н, у), (н, 2п), (у, п) и т. д., идущие без изменения положительного заряда ядра. Выделение радиоактивного изотопа при исключительно малом его содержании в смеси изотопов данного элемента требует специфич. методов. Эти методы основаны на явлении радиоактивной отдачи (см. Атомы отдачи). Если облучаемый элемент входит в состав химич. соединения и связан в нем неионогенно, то радиоактивная отдача приводит к нарушению такой связи, в результате чего радиоактивный атом оказывается в новой химич. форме. В этом случае отделение радиоактивного изотопа от вещества мишени сводится к разделению химич. форм одного и того же элемента. Напр., радиоактивный иод может быть получен по реакции (п> V) J lЧтo достигается об- [c.240]

РассА10трим этот вопрос на примере трития, образующегося в результате ядерных реакций Не п, р)Т и (л, а)Т. В первом случае кинетическая энергия трития равна 0,18 Мэе, во втором — 2,7 Мэе. Можно попытаться оценить величину кинетической энергии иона Т , при которой становится достаточно вероятным процесс захвата электрона и превращения иона в нейтральный атом. Пока образовавшийся свободный тритий обладает достаточно большой энергией, он существует в виде Т . Сечение захвата ядром электрона возрастает по. мере уменьшения кинетической энергии при соударениях с атомами, при которых может происходить их ионизация и возбуждение. Когда отношение кинетической энергии ядра (Е) к ионизационному потенциалу (г) атома Т становится приблизительно равным отношению массы ядра (М) к массе электрона (т), то, согласно Бору 14], сечение захвата ядром электрона становится примерно равным сечению ионизации данного атома. Для Т это соответствует 75 кэв. [c.361]

При различных ядерных реакциях возникают атомы новых элементов, ядра которых цр.иобретают в момент образования большую кинетическую энергию. Эти атомы, получившие название атомов отдачи , способны производить иовизацию, возбуждение и диссоциацию встречающихся на их пути молекул и ато мо в и, следовательно, инициировать химические реакции. Атомы отдачи вступают также в непосредственное химическое взаимодействие с молекулами и входят в состав продуктов реакции. Реакции aTOiMOiB отдачи являются одной из причин Х1И-мических превращений, происходящих при облучении веществ нейтронами. [c.351]

Если радиоактивное вещество и исходное вещество являются изотопами, что имеет место прежде всего для таких реакций, как (п, у), ((3, р), а также для (п, 2 п), то обогащение возможно по методу, впервые предложенному Сцилардом и Чалмерсом и развитому Эрбахером и Филиппом ). Метод Сциларда использует тот факт, что при всех ядерных реакциях ядро-продукт испытывает отдачу от вылетающей частицы или у-кванта, в результате которой атом получает некоторую кинетическую энергию. При этом активный атом вырывается из молекулы в виде иона. При применении неорганических комплексных соединений активируемого элемента (Ферми с сотрудниками), методом Сциларда при применении носителя достигается обогащение в 10 раз. С помощью введения неионизованных органических соединений удается достичь обогащения радиоактивными изотопами галоидов в 10 раз. Соответствующие соединения (хлористый этил или иодистый этил) после облучения просто смешиваются х водой, причем ионы переходят в раствор. Затем водный раствор очищается от остатков соединения, например бензолом. Если эти соединения свободны от выделенных (например в результате фотохимической диссоциации) галоидов, то в конце концов водный раствор будет содержать меньше неактивных, чем активных атомов галоидов. Если соответствующие органические соединения гигроскопичны, то вместо того, чтобы смешивать их с водой, выделение можно выполнить адсорбционным методом, например углем при этом особенно хорошо адсорбируются ионы элементов с большими порядковыми номерами. Простым кипячением угля в воде осуществляется десорбция. [c.32]

Тяжелый изотоп водорода, или дейтерий. Природный водород содержит в количестве 0,016% (или 1 атом примерно на 5500 атомов) изотоп с массовым числом Л = 2 и химическим атомным весом 2,014190. Он был назван дейтерием to deuteron — второй), или тяжелым водородом. Этот изотоп часто обозначают символом D наряду с П. Впоследствии для обычного, легкого , водорода было введено название протий to proton — первый). Ядро протия Н+, как известно, называется протоном, а ядро дейтерия D+ —дейтроном. Обычная вода содержит тяжелую воду, или окись дейтерия DjO, как и HDO, в малом количестве. Существует и третий изотоп водорода Н, или тритий Т, который получают при искусственных ядерных реакциях (стр. 770). [c.761]

Подобная цепная реакция возможна, только если расщепляющийся изотоп имеет высокую концентрацию и чист, т. е. если отсутствуют посторонние ядра, способные поглощать нейтроны без того, чтобы производить другие, и если число нейтронов, которые покидают массу вещества в единицу времени, мало по сравнению с числом нейтронов, получаемых при расщеплении. Второе условие соблюдается только тогда, когда превышена определенная критическая масса расщепляющегося изотопа, ибо только в этом случае число нейтронов достаточно для передачи расщепления от атома к атому. В принципе атомная бомба состоит из двух кусков 23би, причем каждый обладает массой, меньшей критической. Чтобы вызвать взрыв, соединяют оба куска с максимально возможной скоростью при помощи обычной взрывчатки. Взрыв происходит тотчас же, ибо для инициирования цепной ядерной реакции достаточно единственного нейтрона, а нейтроны, обусловленные взаимодействием космических лучей с земной поверхностью, встречаются всюду. Критическая масса для 23би и имеет, вероятно, величину порядка 10—30 кг в зависимости от чистоты вещества. [c.774]

В большинстве случаев энергия химических связей составляет 1—5 эв (20 ООО—100 ООО калЫолъ). При любой ядерной реакции, сопровождающейся захватом нуклонов или более тяжелых частиц, а также при вылете этих частиц из ядра с энергиями выше 10 кэв кинетическая энергия, сообщаемая ядру дочернего продукта, значительно превышает энергию химической связи . При захвате тепловых нейтронов, т. е. в тех случаях, которые наиболее широко применяются для разделений по методу Сцилларда — Чалмерса, нейтрон не сообщает ядру энергии, достаточной для разрыва какой-либо химической связи. Однако захват нейтрона почти всегда сопровождается испусканием у-кванта. В результате этого процесса ядру сообщается некоторая энергия отдачи. 7-Квант с энергией Еу имеет импульс ру = Еу с. Согласно закону сохранения импульса, атом отдачи должен обладать таким же импульсом, и, следовательно, энергия отда- [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология