Ядерная устойчивость

Несмотря на исключительно многообразные возможности применения редких металлов и их сплавов, выделим здесь лишь некоторые основные области их применения. Это прежде всего ядерная техника, где необходимы такие металлы, как бериллий, ниобий и цирконий и др., в качестве материалов оболочки ядерного горючего в различных типах реакторов. Эти металлы отличаются малым сечением захвата тепловых нейтронов, высокой твердостью при рабочих температурах, хорошей теплопроводностью, устойчивостью к коррозии и т. д. Галлий и литий предложены, кроме того, в качестве рабочих жидкостей [последний— при условии его отделения от изотопа зЫ почему ) ]. Благодаря свойству значительно поглош,ать нейтроны гафний индий и европий используют для изготовления регулирующих стержней. Значительное количество редких металлов потребляет производство стали. Наряду с чистыми легирующими компонентами (например, Мо, V, , V) ряд редких и др. металлов используется в качестве раскислителей (например, редкоземельные элементы, кремний). Для современной авиационной промышленности и космической техники необходимы жаростой- [c.589]

Галлий, индий и таллий относятся к главной подгруппе III группы периодической системы элементов (разд. 35.10). В соответствии с номером группы в своих соединениях они проявляют степень окисления -ЬЗ. Возрастание устойчивости низших степеней окисления с ростом атомного номера элемента иллюстрируется на примерах соединений индия(III) (легко восстанавливающихся до металла), а также большей прочности соединений таллия(I) по сравнению с производными таллия(III). Ввиду того что между алюминием и галлием находится скандий — элемент первого переходного периода — вполне можно ожидать, что изменение физических и даже химических свойств этих элементов будет происходить не вполне закономерно. Действительно, обращает на себя внимание очень низкая температура плавления галлия (29,78 °С). Это обусловливает, в частности, его применение в качестве запорной жидкости при измерениях объема газа, а также в качестве теплообменника в ядерных реакторах. Высокая температура кипения (2344°С) позволяет использовать галлий для наполнения высокотемпературных термометров. Свойства галлия и индия часто рассматривают совместно с алюминием. Так, их гидрооксиды растворяются с образованием гидроксокомплексов (опыт I) при более высоких значениях pH, чем остальные М(ОН)з. Гидратированные ионы Мз+ этой [c.590]

Ядра с числом протонов или нейтронов 2, 8, 20, 50, 82 или 126 более устойчивы, чем ядра элементов, расположенных рядом с ними в периодической таблице. Например, существуют три устойчивых изотопа с атомным номером 18, два с атомным номером 19, пять с атомным номером 20 и один с атомным номером 21 существуют три устойчивых изотопа с 18 нейтронами и ни одного с 19, четыре с 20, но ни одного с 21. Таким образом, устойчивых ядер с 20 протонами или 20 нейтронами больще, чем с 18, 19 или 21. Числа 2, 8, 20, 50, 82 и 126 называются магическими числами. Подобно тому как повыщенная химическая устойчивость атомов связывается с наличием у них 2, 10, 18, 36, 54 или 86 электронов, образующих конфигурации благородных газов, повышенная ядерная устойчивость ассоциируется с магическим числом нуклонов. [c.248]

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]

Ядра гелия (а-частицы) чрезвычайно устойчивы и широко используются для проведения различных ядерных реакций. [c.495]

Окончательный успех в деле превращения одних элементов в другие был достигнут физиками, а не химиками тигель алхимика уступил дорогу ядерному реактору. Сначала ученые обратили внимание на огромную энергию, высвобождаемую при ядерных реакциях. Тот факт, что уран превращается при этом в барий и другие легкие элементы, первое время не вызывал столь большого интереса. Но химики быстро осознали, что радиоактивные изотопы обычных элементов представляют собой огромную ценность. Радиоактивный атом может играть роль своеобразной метки, его достаточно ввести в какое-то вещество, принимающее участие в реакции, чтобы при последующем наблюдении за ним раскрыть сложную последовательность всех ее стадий. Например, благодаря исследованиям при помощи меченного радиоактивным изотопом углерода удалось разобраться в механизме реакций фотосинтеза, и трудно представить себе, как бы это оказалось возможным сделать обычными методами. Радиоактивные и устойчивые изотопы позволяют решать химические проблемы, недоступные другим методам. Радиоактивные изотопы дают также возможность точной датировки событий далекого прошлого, представляющих исторический или геологический интерес. С их помощью установлен сравнительный возраст Земли и Луны, что привело к ниспровержению некоторых прежних теорий относительно происхождения Луны. [c.405]

В табл. 5.10 приведены свойства изотопов трансурановых элементов, которые имеют достаточно большие периоды полураспада, чтобы можно было провести необходимые химические исследования. Следует отметить, что элементы с более высокими порядковыми номерами имеют меньше долгоживущих изотопов. Считают, что элементы после эйнштейния не имеют изотопов, достаточно устойчивых для того, чтобы их можно было выделить в ощутимых количествах. Значительное понижение ядерной устойчивости лимитирует число трансурановых элементов, которые можно получить. Так, можно ожидать, что наиболее устойчивый изотоп элемента с порядковым номером 108 будет иметь период полураспада только около 0,1 сек, так что даже если бы можно было получить достаточные количества этого элемента, его выделение современными методами было бы невозможно. [c.167]

Анализ кривых ядерной устойчивости в работах [30—32] показывает, что только изотопы с атомным весом Л = 97 и 99, возможно, должны быть стабильными. Однако, согласно правилу Щукарева—Маттауха, не существует двух устойчивых изобаров, ядерные заряды которых различаются лишь на единицу. Это правило хорошо отражает общие закономерности изотопного состава различных элементов, хотя и имеет несколько исключений (Сс1>>з и 1п"3 и Sn Те 2з и . [c.13]

Определить, как ядерная устойчивость (и, следовательно, силы ядерного притяжения) зависит от числа протонов и нейтронов в ядре, относительно легко. Для атомов с порядковым номером меньше 20 наиболее устойчивыми ядрами являются те, в которых содержатся равные числа протонов и нейтронов. Для атомов с порядковыми номерами 20—83 наиболее устойчивые ядра имеют больше нейтронов, чем протонов. Для атомов с порядковыми номерами больше 83 не может быть устойчивых ядер (по нашему определению). Это утверждение Иллюстрируется рис. 23-1. Здесь на горизонтальной оси отложено число протонов, а на вертикальной — число нейтронов. Из графика мы видим, что с увеличением порядкового номера число нейтронов в устойчивых ядрах постоянно превышает число протонов, причем их отношение непрерывно увеличивается. Пунктирная линия соответствует одинаковому содержанию протонов и нейтронов в ядрах. [c.619]

Рис. 3. Известные п предсказываемые области ядерной устойчивости, окруженные

Ядерный распад. Устойчивые и радиоактивные изотопы. Испускание а-частиц, Р-частиц и позитронов. Захват орбитального электрона. Период полураспада. [c.404]

Распространенность элементов зависит от многих факторов, но в конечном счете определяется вероятностью ядерных реакций их образования и относительной устойчивостью отдельных изотопов. Так, ядра с четным числом нейтронов менее склонны к захвату нейтронов, отчего их в природе больше, чем ядер с нечетным числом нейтронов, исчезающих за счет поглощения нейтронов, так как при этом они превращаются в другие элементы в результате ядерных реакций. [c.226]

Если при такой бомбардировке получаются устойчивые ядра, то превращение имеет характер отдельного, изолированного акта. Примером такого превращения может служить первая в истории искусственная ядерная реакция, посредством которой при бомбардировке азота 7N а-частицами Ца) был получен один из изотопов кислорода О. Уравнение ядерной реакции имеет следующий вид [c.67]

Ядра некоторых изотопов обладают свойством радиоактивности. Большинство таких ядер приобретает устойчивость в результате испускания альфа-частиц ( Не), бета-частиц (. е) и (или) гамма-лучей ( у). Некоторые ядра распадаются в результате испускания позитрона ( е) или электронного захвата. Одним из факторов, определяющих устойчивость ядра, является его ней-тронно-протонное отношение. Большое значение при определении устойчивости ядра имеет равенство в нем общего количества нуклонов одному из магических чисел, а также наличие четного числа протонов и нейтронов. Ядерные превращения можно вызвать бомбардировкой ядер заряженными частицами, ускоренными при помощи ускорителей, или нейтронами в ядерном реакторе. [c.274]

После окончательного заполнения 3< -орбиталей начинается заселение электронами 4р-орбиталей этот процесс ничем не нарушается и соответствует построению ряда типических элементов от галлия, Оа, с валентной структурой 3 °4. -4р до благородного газа криптона, Кг, с конфигурацией 3 °4х 4р. Первая энергия ионизации, последовательно повышавшаяся при возрастании ядерного заряда в ряду переходных металлов, резко падает у Оа, где новый электрон поступает на менее устойчивую 4р-орбиталь. [c.398]

Ядерные реакции происходят при бомбардировке ядер мишени другими ядрами, ускоренными до такой скорости, которая позволяет им преодолеть электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. Нейтроны взаимодействуют с бомбардируемыми ими ядрами легче, поскольку они не имеют электрического заряда. Одним из важных примеров использования ядерных реакций служит получение изотопов для химии, промышленности и медицины. Другим применением является синтез новых трансурановых элементов. Таким путем были получены искусственные элементы с порядковыми номерами до Z = 105, и есть основания предполагать, что элементы с порядковыми номерами около 114 окажутся более устойчивыми, чем полученные до сих пор. [c.435]

При этом подходе считается, что реализацией системы знаков, выражающейся в их линейной последовательности, является текст. Главная особенность текста он членится не только на знаки, заданные списком и представленные в системе, но и на некоторые цепочки знаков, не заданные заранее и не представленные в языковой системе. Но эти цепочки распознаются и правильно воспроизводятся, поскольку состоят из ограниченного числа знаков, легко вычленяемых в их составе. Ядерная цепочка знаков имеет устойчивый состав элементов, включающий три позиционных варианта знака субъект акции (С), объект акции (О) и акцию (А). [c.84]

Распространенность элементов определяется вероятностью ядерных реакций их образования и относительной устойчивостью отдельных изотопов. Изучение распространенности химических элементов проливает свет на происхождение Солнечной системы, позволяет понять происхождение химических элементов. [c.10]

Молекула представляет собой достаточно устойчивую совокупность атомов, связанных валентными связями. Ее особенности становятся понятными, если представить молекулу как динамическую квантовую электронно-ядерную систему. Это система атомных ядер и такого количества электронов, заряд которого равен сумме положительных зарядов атомных ядер, причем валентные электроны, находясь в волновом движении между всеми атомными ядрами, стягивают их и сближаются с ними насколько это возможно, что резко снижает потенциальную энергию системы, придает ей устойчивость. Если в подобной системе имеется некоторое число неспаренных электронов, то это свободный радикал — частица гораздо менее устойчивая, чем молекула, так как радикал не выдерживает столкновения с другими радикалами или молекулами если в данной электронно-ядерной системе имеется избыточный заряд, [c.82]

На рис. 23-4 указано лишь существование устойчивых (нерадиоактивных) изотопов, но не их степень ядерной устойчивости и не их относительную распространенность. Ядра обладают особой устойчивостью, если они имеют Z или п (число нейтронов), равное 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126. Приведенные значения называются магическйми числами. Хотя они дают определенную информацию об оболочечной структуре ядра, пока что не существует теории, позволяющей объяснить эти данные. Напрашивается их сопоставление с набором магических чисел 2, 10, 18, 36, 54 и 86, которые принимают порядковые номера особо устойчивых в химическом отношении элементов - благородных газов. Магические числа устойчивости ядер могут, очевидно, получить объяснение на основе представлений об оболочечной структуре ядра, причем ядерные квантовые оболочки, по-видимому, должны существовать независимо для протонов и нейтронов. Магическое число протонов либо нейтронов придает ядру устойчивость атомы типа 82 РЬ с магическими числами одновременно протонов и нейтронов обла- [c.417]

Нуклоны распределены приблизительно равномерно по объему ядра. Между образующими ядро частицами действуют два вида сил электростатические силы взаимного отталкивания положительно заряженных протонов и силы притяжения между всеми частицами, входящими в состав ядра, называемые ядерны-ми силами. С возрастанием расстояния между взаимодействующими частицами ядерные силы убывают гораздо более резко, чем силы электростатического взаимодействия. Поэтому их действие заметно проявляется только между очень близко расположенными частицами. Но при ничтожных расстояниях между частицами, составляющими атомное ядро, ядерные силы притяжения превышают силы отталкивания, вызываемые присутствием одноименных зарядов, и обеспечивают устойчивость ядер. [c.90]

Распространенность элемента связана с устойчивостью его ядра и ходом реакций ядерного синтеза элементов. В соответствии с этим существуют приближенные правила, определяющие распространенность элемента. Так замечено, что элементы с малыми атомными массами более распространены, чем тяжелые элементы. Далее, атомные массы наиболее распространенных элементов выражаются числами, кратными четырем элементы с четными порядковыми номерами распространены в несколько раз больше, чем соседние с ними нечетные элементы. Установлено, что изменение величин кларков элементов с увеличени-ем порядкового номера элемента соответствует характеру изменения дефектов масс. [c.318]

Оксид бериллия ВеО — белое, очень тугоплавкое вещество. Применяется в качестве химически устойчивого огнеупорного материала (в реактивных двигателях, для изготовления тиглей, в электротехнике) и как конструкционный материал в ядерных реакторах. [c.390]

Франций интересен по двум причинам во-первых, эт самый тяжелый и самый активный щелочной металл вс вторых, франций можно считать самым неустойчивым и первых ста элементов периодической системы. У самог долгоживущего изотопа франция — — период полурас пада составляет всего 22 минуты. Такое редкое сочетани в одном элементе высокой химической активности с ниа кой ядерной устойчивостью определило трудности в откры тии и изучении этого элемента. [c.308]

С водой взаимодействие происходит с воспламенением и взрывом.. При электролизе водных растворов на катоде выделяется не металл, а водород, так как он имеет больщее сродство к электрону. Современный промышленный метод получения этих металлов — электролиз расплавленных хлоридов. Из-за сильного электроположительного характера металлы с водородом образуют гидриды, где водород ведет себя как электроотрицательный элемент К+И",, КЬ+Н , Сз+Н . В струе хлора металлы подгруппы 1А самовоспламеняются и сгорают, излучая ослепительный свет. Взаихмодействие их с жидким бромом происходит с сильным взрывом. На воздухе они тотчас же окисляются, а рубидий и цезий способны к самовоспламенению. При этом образуются пероксидные соединения различного состава. Во влажной атмосфере металлы быстро тускнеют и покрываются коркой гидроксида, а при нагревании легко взаимодействуют с большинством неметаллов известны их интерметаллические соединения. Рассматриваемые элементы довольно легка теряют электроны при нагревании или освещении. Этим свойством пользуются при создании фотоэлементов и термоэмиттеров. Можно заметить, что все перечисленные свойства элементов подгруппы калия иллюстрировались на примере К, КЬ и Сз, а франций оставался как бы в стороне. Дело в то >л, что франций — радиоактивный элемент и является одним из самых короткоживущих. Сочетание двух качеств самого тяжелого активного металла с низкой ядерной устойчивостью создает большие трудности и препятствия в изучении этого элемента. Поэтому большинство его свойств выявлено экстраполяцией на основе сведений о поведении его аналогов но подгруппе. [c.281]

В настоящее время известно около 300 устойчивых и свыше 1400 радиоактивных ядер. Замечено, что ядра с числом протонов или нейтронов, равным 2, 8, 14, 20, 28, 50. 82, и числом нейтронов 126, 152 заметно отличаются по свойствам от остальных. Предполагается, что эти магические числа нуклонов соответствуют завершенным ядерным слоям и подслоям. Магическими ядра могут быть по числу протонов, по числу нейтронов и по числу протонов и нейтронов (дважды магические). К дважды магическим относятся ядра Не (2р, 2п), (8р, 8п), н (14р, 14п), Са (20р, 20п) и РЬ (82р, 126п). По числу протопов магическими являются 28Ni, 5 8п, ваРЬ, а по числу нейтронов магическими являются з 5г(38р, 50п), 2г(40р, 50п), Ва (56р, 82п), 57 Ьа(57р, 82п), °Се(58р, 82п) и др. [c.9]

Он повернулся ко мне и сказал, — вспоминал ученик Резерфорда Э. Марсден. — Посмотрите-ка, не сможете ли вы получить некий эффект прямого отражения а-частиц от металлической поверхности И, может быть неожиданно для самого Резерфорда, эксперимент подтвердил сделанное предположение — Гейгеру и Марсдену удалось наблюдать а-частицы, возвращающиеся назад. Из этого следовало, что в атоме есть положительно заряженная, массивная сердцевина— ядро, занимающее небольшой объем и отбрасывающее положительно заряженные а-частицы, если те попадали в него. В 1911 г. Резерфорд опубликовал статью, в которой сформулировал концепцию планетарного атома или — другое наименование — ядерную модель атома, предупредив, однако, читателей, что вопрос об устойчивости предлагаемого атома на этой стадии не следует подвергать рассмотрению... Устойчивость окажется, очевидно, зависящей от тонких деталей структуры атома и движения составляющих его заряженных частей . [c.6]

Применение. ТНОа — наиболее огнеупорный из устойчивых в присутствии воздуха материалов. Это соединение используют также в качестве катализатора, и и Ри являются ядерным горючим. В тепловыделяющие элементы (твэлы) атомных реакторов обычно помещают иОз, реже — другие соединения или металлический уран. [c.610]

Явление изотопии было открыто в 1909 г. при изучении природных радиоактивных элементов. Позднее, в результате разработки метода, дающего возможность определять массы отдельных видов атомов (метод масс-спектрографии), явление изотопии было otкpытo (Астон, 1920 г.) >и у природных соединений нерадиоактивных элементов. С развитием ядерной физики стало доступным искусственное получение новых изотопов для различных элементов. И в настоящее время для каждого элемента известны несколько изотопов, часть которых встречается в природе, другие же, обладая меньшей устойчивостью, могут получаться искусственным путем и испытывают превращение с той или другой скоростью. [c.46]

Из графита изготовляют различные детали машин, подшипники, поритевые кольца и др. В связи е высокой термической и химической устойчивостью графит при.меняют как материал для аппаратов химических и металлургических производств—теплооб-менииков, тиглей для тугоплавких сплавов, а также для рулей реактивных двигателей. В ядерной технике (например, в производстве плутония из урана) графит используют как замедлитель нейтронов. [c.354]

Другим классом временных задач, с которыми приходится сталкиваться физикам, являются вопросы выгорания ядерного горючего, накопления шлаков и их выгорания, коэффициент воспроизводства ядерного горючего и т. п. Для этих задач характерны масштабы времени порядка часов (или даже лет) в отличие от вопросов устойчивости реакторов, для которых характерно время порядка долей секунды. Определение критической массы или распределения плотности нейтронов проводится для стационарного режима работы реактора, однако повседневная работа реактора в стационарном состоянии связана с медленным изменением концентрации ядерного горючего. Ядерное горючее вводится в реактор согласно предусмотренному циклу, за исключением реактора с циркулирующим ядерным горючим. По мере постепенного выгорания ядерного горючего его компенсация может бтлть осуществлена посредством компенсирующих стержней. [c.21]

Некоторые адра, например уран-238, не могут стать устойчивыми в результате единичного акта радиоактивного распада. Вследствие этого происходит ряд последовательных распадов. Как показано на рис. 20.3, при распаде урана-238 образуется торий-234, который также радиоактивен и распадается с образованием лротактиния-234. Это ядро тоже неустойчиво и в свою очередь распадается. Такие последовательные реакции продолжаются до тех пор, пока не образуется устойчивое ядро, свинец-206. Последовательность ядерных реакций, которая начинается с неустойчивого ядра и заканчивается устойчивым, называется рядом радиоактивности или рядом ядерного распада. Существуют всего три таких ряда. Помимо ряда, который начинается с урана-238 и кончается свинцом-206, имеется еще ряд, начинающийся с урана-235 и кончающийся свинцом-207, а также третий ряд, который начинается торием-232 и кончается свинцом-208. [c.251]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология