Возбуждение атомов и молекул электронным ударом

Радиоактивный распад с испусканием р- и а-частиц приводит к изменению заряда ядра, т. е. к превращению исходного ядра в ядро другого элемента. В случае Р -распада атомный номер увеличивается на единицу, при р+-распаде уменьшается на единицу. В обоих случаях массовое число не изменяется. В результате а-распада атомный номер уменьшается на два, а массовое число—на четыре. Часто а- и р-распад ядер сопровождается электромагнитным излучением очень высокой энергии, которое называют у-излучением. Наличие 7-излучения свидетельствует, что первоначально в результате радиоактивного распада образуется ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в основное состояние с испусканием у-квантов. а-, р- и у-излучения обладают высокой энергией, измеряемой сотнями тысяч и даже миллионами электрон-вольт. Для сравнения можно сказать, что энергия разрыва одной химической связи измеряется несколькими электрон-вольтами энергия, необходимая для удаления одного электрона из окружающей атом электронной оболочки, измеряется несколькими электрон-вольтами или небольшим числом десятков электрон-вольт. Поэтому каждая а- или р-частица или у-квант могут на своем пути произвести вполне ощутимые действия. Так, в газе, ударяясь о встречные атомы или молекулы, они способны выбивать из них электроны и превращать их в ионы. Поэтому электрическая проводимость газа становится на какой-то очень короткий промежуток времени больше, и если частица пролетела между электродами, то удается зарегистрировать прохождение тока ( вспышку проводимости). Если число распадающихся атомных ядер не превышает нескольких тысяч в секунду, то каждая вспышка может быть зарегистрирована отдельно (проводимость, возникшая в результате пролета одной частицы успеет упасть до малых значений перед пролетом следующей частицы) и тем самым можно сосчитать число актов радиоактивного распада. Это можно сделать и другим способом, поместив радиоактивное вещество в специальный раствор, содержащий какой-либо сцинтиллятор — вещество, молекулы которого под действием р-частиц начинают испускать свет. Естественно, что каждая р-частица может вызвать свечение не очень большого числа молекул сцинтиллятора, однако современные высокочувствительные фотоумножители позволяют регистрировать такие слабые вспышки, и по числу вспышек света можно определить число распавшихся радиоактивных атомов. [c.27]

Радиоактивный распад с испусканием Р- и а-частиц приводит к изменению заряда яДра, т. е. к превращению исходного ядра в ядро другого элемента. В случае Р"-распада атомный номер увеличивается на единицу, при р+-распаде — уменьшается на единицу. В обоих случаях массовое число не изменяется, В результате а-распада атомный номер уменьшается на два, а массовое число — на четыре. Часто а- и р-распад ядер сопровождается электромагнитным излучением очень высокой энергии, которое называют у-излучением. Наличие 7-излучения свидетельствует, что первоначально в результате радиоактивного распада образуется ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в основное состояние с испусканием у-квантов. а- и Р-Частицы, так же как и 7-излучение, обладают высокой энергией, измеряемой сотнями тысяч и даже миллионами электронвольт. Для сравнения можно сказать, что энергия разрыва одной химической связи измеряется несколькими эВ энергия, необходимая для удаления одного электрона из окружающей атом электронной оболочки, измеряется несколькими эВ или небольшим числом десятков эВ, Поэтому каждая а- или р-частица или у-квант могут на своем пути произвести вполне ощутимые действия. Так, в газе, ударяясь о встречные атомы или молекулы, они способны выбивать из них электроны и превращать их в ионы. Поэтому газ становится на какой-то очень короткий промежуток времени более электропроводным, и если частица пролетела между электродами, то удается зарегистрировать прохождение тока ( вспышку электропроводности). Если число распадающихся атомных ядер не превышает несколько тысяч в секунду, то каждая вспышкй может быть зарегистрирована отдельно (электропроводность, возникшая в результате пролета одной частицы успеет упасть до малых значений перед пролетом следующей частицы) и тем самым можно считать число актов радиоактивного распада. Это [c.23]

Нейтральный атом будет находиться в основном состоянии, если электрон захватился в тройном ударе еще с одной частицей (электроном, атомом, молекулой), которая берет на себя освободившуюся энергию связи, увеличивая тем самым свою собственную кинетическую энергию [7]. В том случае, когда электрон просто захватывается положительным ионом, образуется сильно возбужденный нейтральный атом (молекула), который либо возвращается в свое основное состояние с излучением кванта света, либо передает избыток энергии свободгюму электрону или другому атому. [c.10]

Развитию реакции могут способствовать не только фотоны, но и быстрые электроны. Последние оказывают активирующее действие на развитие химической реакции, когда она протекает в электрическом разряде. При соударении быстрого электрона с молекулой энергия поступательного движения электрона превращается во внутреннюю энергию молекулы, которая становится возбужденной. Возбужденная молекула диссоциирует на нейтральные ато.мы, радикалы или ионы. Теория возбуждения электронным ударом сложна и поэтому не может быть здесь приведена. Отметим лишь одну важную особенность электронного удара — вызывать образование отрицательных ионов. [c.456]

Здесь А (л)—атом или молекула в основном (л=1) или в возбужденном (п>1) электронном состояниях. Процесс безызлучательной рекомбинации или дезактивации называют тушением, или ударом П рода. [c.109]

Характер вторичных процессов с участием частиц, выбитых быстрым нейтроном, сильно зависит от массы этих частиц. Рис. 2 иллюстрирует разнообразие возможных видов взаимодействия быстрых ионов с веществом. Энергия быстрых ионов может расходоваться на образование возбужденных молекул или на удаление из атомов одного или нескольких электронов с образованием ионов. С другой стороны, энергия быстрого нейтрона может оказаться достаточной лишь для выбивания незаряженного атома из кристаллической решетки этот атом может, в свою очередь, выбивать из решетки другие атомы путем лобовых ударов. При таком процессе кинетическая энергия нейтрона максимально используется на выбивание атомов из решетки. По мере уменьшения размера атомов облучаемого вещества вероятность этого идеального процесса понижается. Для атомов малого размера порог энергии нейтрона, выше которого значительная ее часть расходуется на возбуждение атомов и на ионизацию, лежит весьма низко. Поэтому взаимодействие быстрых нейтронов с атомами очень легких элементов или с соединениями таких элементов в основном не будет иметь специфического характера, а будет анало- [c.65]

Вторичные реакции. Молекула или атом пребывает Б возбужденном состоянии лишь очень короткое время порядка 10 сек. (возбуждение колебательных уровней длится дольше порядок 10" сек.). Если за это время не происходит встречи с другой частицей, то атом или молекула возвращаются в нормальное или метастабильное состояние. На метастабильном уровне электрон может длительно оставаться, не теряя энергии излучением затем он отдает поглощенный квант в виде света. Последнее явление называется флюоресценцией и будет ниже рассмотрено белее подробно. Флюоресценция сопровождает многие фотохимические реакции, так как почти всегда некоторое количество частиц ускользает от встреч за упомянутый короткий промежуток времени. Большей частью при флюоресценции отдается не полностью поглощенный квант, а квант меньшего размера, так как часть энергии или расходуется на повышение кинетической энергии частицы, т. е. на нагревание, на увеличение ее колебательной энергии (которое может вести к предиссоциации), или передается так называемым ударом второго р ода другой частице, сообщая ей кинетическую энергию поступательного движения. [c.487]

Рассмотрим, как могут появляться атомы в каком-либо возбужденном состоянии, наиример 2 Рз/ - Это состояние может появиться, во-первых, в результате столкновения нормального атома (1 1 1/2) с электроном либо с другой, обладаюш ей достаточной энергией частицей. Кроме того, атом может перейти из состояния 1 в состояние 2 при ноглош,е-нии кванта, частота которого соответствует энергии этого перехода. Наконец, атомы могут попадать в состояние 2 Рз/ нри излучении света на уровень 2 Рз/ , как видно из рис. 3, возможны сопровождаемые излучением переходы с уровней 2 3 3 4 и т. д. Следует учесть также, что состояние 2 Рз/ может образовываться в результате ударов второго рода, приводяш,их к распаду более высоких энергетических уровней, а также в результате диссоциации молекул, содержаш их атомы натрия. [c.20]

В отсутствии внешнего магнитного поля возможно распределение по девяти уровням, но без внешних возбуждений (например, ударов быстрых электронов по атому, ударов фотонами или чужими атомами) электронная оболочка атома приходит в основное состояние и оба Зс(-электрона попадают на самый глубокий уровень Такое нормальное, равновесное состояние атома, подчиненного правилам Гунда, неудобно для осуществления реакции присоединения к данному атому других частиц, так как симметрия расположения орбитальных и спиновых векторов в свободном атоме обычно не отвечает той, которая должна устанавливаться после образования химических связей в молекуле. Как показал Ван Флек, первоначальной стадией химической реакции является расшатывание симметрии, устанавливаемой, согласно правилам Гунда, в отношении электрических и магнитных межэлектронных взаимодействий. Такое расшатывание, приводящее к случайному статистическому распределению спиновых и орбитальных векторов, может совершаться под влиянием беспорядочной бомбардировки атома налетающими на него частицами (атомами, электронами, фотонами) и требует затраты заметйой энергии возбуждения, которая называется энергией перехода в валентное состояние. Эту энергию не следует путать с энергией активации реакции, которая не сказывается на тепловом эффекте реакции в противоположность этому величина энергии возбуждения валентного состояния отражается на величине измеряемого на опыте эффекта. Чем больше число непарных электронов, которые надо привести в валентное состояние, тем обычно больше требуется энергии для нарушения правил Гунда. [c.91]

Источником энергии в разряде является электрическое поле, сообщающее ускорение в первую очередь подвижным электронам, которые передают свою энергию молекулам газа посредством упругих и неупругих ударов. При последних совершаются акты возбуждения и ионизации молекул, а также их диссоциации на свободные радикалы или ато.мы. Принципиально любая из этих часйщ, т. е.. возбужденная молекула, нш и свободный радикал, может являться химически активной частицей, участвующей в первичном элементарном акте. За первичным актом могут последовать в завиоимости от условий различные вторичные реакции, причем последние могут развиваться не только в самой плазме разряда, но и где-то около нее и на стенках разрядной трубки. Таким образом, весьма сложная задача изучения механизма реакции в разряде состоит, во-первых, в установлении природы первично активной химической частицы и характера первичного элементарного акта, а во-вторых, в изучении возможных вторичных реакций. Для дальнейшего следует ввести одно различие. [c.185]

Известно, что между двумя веществами может возникнуть реакция только в том случае, если произойдет столкновение между их молекулами и чем чаще бывают такие столкновения, тем больше скорость реакции это соответствует основному принципу закона действующих масс. Однако исследование кинетики реакций показало, что если бы реакция имела место при каждом столкновении, скорость реакции была бы значительно больше, чем это наблюдается в действительности. Это показывает, что столкновение двух молекул является условием необходимым, но недостаточным, и что не все сталкивающиеся молекулы реагируют реагируют только те сталкивающиеся молекулы, которые находятся в особом состоянии, возбужденные молекулы, то есть молекулы, обладающие большим запасом энергии, чем молекулы, находящиеся в невозбужденном состоянии. Возбуждение молекулы является результатом перераспределения электронов под каким-нибудь внешним влиянием, вследствие притока энергии извне. Такая активация молекул может иметь место в результате удара при их столкновении, или под влиянием сближения с какой-нибудь полярной молекулой, или под влиянием катализаторов. Возбужденная молекула поляризуется, в ней нарушается сим-метричйое распределение положительных и отрицательных зарядов, молекула становится диполем. Так, например, дипольный момент молекулы этилена в невозбужденном состоянии равен нулю, так как молекула вполне симметрична, центры тяжести отрицательных и положительных зарядов совпадают. В возбужденной же л олекуле происходит дсф, п ди1я электрон ого облака связи между углеродными атомами, вследствие чего молекула этилена поляризуется, образуется диполь и один углеродный атом приобретает частичный положительный, а другой частичный отрицательный заряды это можно себе представить, как стремление одной из электронных пар, связывающих атомы углерода (двойная связь осуществляется двумя парами электронов) перейти в состав внешней электронной оболочки одного из атомов. Та- [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология