Теория атома ядерная

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]

Таким образом, складывалась весьма запутанная и противоречивая ситуация эксперимент говорил в пользу планетарной (ядерной) модели атома, тогда как согласно известным физическим законам такой атом существовать не мог. Выход был найден Н. Бором, теория которого опиралась на модель атома, предложенную Резерфордом, эмпирически установленные закономерности в атомных спектрах и гипотезу М. Планка. На последней надо остановиться особо. [c.7]

Галанин A., Теория ядерных реакторов на тепловых нейтронах, Атом-издат. М., 1957, [c.584]

В гл. II мы ввели простые правила, которые позволяют непосредственно определить химические сдвиги и константы спин-спинового взаимодействия по форме мультиплетов, наблюдающихся в спектрах ядерного магнитного резонанса. Уже отмечалось, что ати правила имеют ограниченную область применения, так как они описывают частные случаи на основе общей теории анализа спектров ЯМР при использовании ряда упрощающих предположений. Таким образом, необходимо рассмотреть полный формализм, и в этой главе мы детально разовьем общий подход к анализу спектров ЯМР. Во-первых, мы попытаемся изложить важнейшие принципы далее мы рассмотрим индивидуальные типы спектров и в конце главы дадим ряд важных обобщений. Однако при этом мы ограничимся рассмотрением наиболее часто встречающихся спиновых систем, поскольку исчерпывающий анализ вопроса лежит вне рамок учебника. [c.142]

При работе над русским переводом книги сделаны некоторые сокращения небольших разделов, о чем договорилось Издательство с автором во время его визита в нашу страну. Редактор русского издания книги профессор Д. А. Франк-Каменецкий пополнил новыми данными разделы, посвященные биохимии, ядерной химии и полупроводниковым материалам. В остальных случаях примечания содерн<ат лишь самые необходимые уточнения и разъяснения. Представления теории резонанса, используемые [c.5]

Ядерная теория строения атома. Ряд фактов указывает на то, что атом не является неделимой частицей. На это указывают простейшие опыты электризации тел трением. Металл, теряя при нагревании отрицательно заряженные частицы —электроны, сам заряжается положительно. Далее, известны явления самопроизвольного распада атомов некоторых элементов с образованием более мелких электрически заряженных частиц. Это—явление радиоактивности, которое более подробно рассматривается ниже. Имеется ряд других явлений, подтверждающих сложную структуру атома. [c.89]

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]

В значительной степени противоречия ядерной модели Резерфорда были устранены датским физиком Н. Бором, который в 1913 г. разработал теорию атома водорода. При этом он допустил что раз атом устойчив, значит есть в атомном пространстве орбиты, двигаясь по которым, электрон не теряет энергии, поэтому и не падает на ядро. Теория строения атома водорода была основана на законе классической механики о сохранении энергии и на квантовой теории излучения. [c.34]

Резерфорд в 1911 г. предложил так называемую ядерную теорию строения атома. Согласно этой теории в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны. В целом атом электронейтрален, так как суммарный заряд электронов численно равен положительному заряду ядра. Масса электронов ничтожно мала, следовательно, практически вся масса атома сконцентрирована в его ядре. Размер ядра по сравнению с размером атома чрезвычайно мал. Объем, занимаемый атомными ядрами, составляет примерно только 10 от общего объема атомов. Отсюда следует, что плотность атомных ядер очень велика. Если бы удалось собрать 1 сж атомных ядер, то их масса была бы около 116 млн. т (116 Тг) [c.40]

Проблема описания состояния атомов разбивается на несколько различных задач. Мы знаем, что существуют две возможные ориентации спина электрона и две возможные ориентации спина протона, так что при их взаимодействии возникают четыре различных состояния. Мы должны определить соответствующие этим четырем различным расположениям спинов волновые функции, вырожденные в отсутствие любых магнитных взаимодействий. Кроме того, существуют взаимодействия магнитного поля Н с электронным спином 5 и с ядерным спином I. Эти взаимодействия изменяют энергию спинов они могут быть выражены в форме операторов, которые входят в гамильтониан. Далее следует учесть взаимодействие между электронным и ядерным спинами, которое изменяет энергию спиновых состояний и даже в какой-то степени смешивает их друг с другом. Наконец, мы используем теорию возмущений, чтобы рассчитать так называемые эффекты сверхтонкого взаимодействия , когда атом находится в сильном магнитном поле. [c.26]

На рис. 3.44 схематически изображено положение линий тонкой и сверхтонкой структуры Ат = О и Ат = 1 для 5 = /г, / = /2 [82] в монокристалле. Случай частицы с изотропными тензорами и СТВ без учета ядерного зеемановского взаимодействия неоднократно описывался в литературе. Однако многие из выведенных формул для резонансных полей не вполне корректны, так как для нахождения поправок высоких порядков к энергии авторы использовали формулы обычной теории возмущений [c.138]

В начале двадцатых годов, когда стало известно ядерно-электронное строение атома, выяснилось, что химическая связь заключается во взаимодействии электрически заряженных частиц. Физический смысл штриха в структурных формулах попытался расшифровать в 1916 г. Г. Льюис, на основе теории строения электронной оболочки атома Н. Бора. Согласно представлениям Г. Льюиса, атомы в молекулах связаны между собой за счет образования общих электронных пар, принадлежащих обоим связанным атомам. Количество электронов, расходуемое атомом на образование электронных пар и равное числу общих пар, которыми этот атом связан с другими атомами, определяет его валентность. Таким образом, черточка в структурной формуле, отвечающая единице валентности, обозначает [c.127]

Так как атомы электронейтральны, то, следовательно, в них должны содержаться и какие-то частицы, заряженные положительно. В изучении внутреннего строения атомов очень важное значение имели опыты по рассеянию а-частиц при прохождении их в газе и через металлическую фольгу (а-частицы заряжены положительно). В камере Вильсона наблюдаются прямолинейные пути а-частиц в газе. Следовательно, а-частица проходит сквозь атомы. Однако она, хотя и редко, но резко отклоняется от прямолинейного пути, что указывает на столкновение ее с положительно заряженной частицей. Эти наблюдения привели к выводу, что атом состоит из положительно заряженного ядра весьма малого объема ( 10" см), в котором сосредоточена почти вся масса атома, и электронов, находящихся на значительном расстоянии от ядра. На основании обобщения экспериментальных данных, Резерфорд в 1911 г. предложил планетарную модель атома, согласно которой атом в целом нейтрален, а положительно заряженное ядро его окружено электронами, причем число их равно заряду ядра (порядковому номеру элемента). Электроны связаны с ядром электростатическими кулоновыми силами притяжения разноименных зарядов. Исследования строения атома подтвердили основные положения ядерной теории. [c.14]

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]

Таким образом возник физический аспект классической теории строения- молекул, основанный на определенной модели молекулы. В этой модели молекула рассматривается как связанная совокупность эффективных атомов, отличных от свободных атомов за счет их взаимодействия. Эффективный атом представляется как образование из ядра и отрицательного электрического заряда, расположенного вокруг ядра. Он может обладать положительным или отрицательным зарядом и электрическим моментом. Более детально ядерно-электронная структура молекулы не рассматривается и вопросы, относящиеся к электронным состояниям молекул, не могут быть решены на основе такой модели молекулы. [c.20]

Более детального развития теории строения атома Бор достиг, исходя из модели Резерфорда. Основываясь на опытах по рассеянию а-частиц тонкими металлическими пленками, Резерфорд, как известно, предложил так называемую ядерную теорию атомов, которая предполагает, что атом состоит из тяжелого положительно заряженного ядра (размеры которого малы по сравнению с размерами всего атома) и вращающихся вокруг него электронов. Заряд ядра равен Ее, где е—заряд электрона, а Е — зарядовое число элемента, равное его порядковому номеру в периодической [c.18]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — еще один спектроскопический метод, способный давать информацию о структуре биополимеров, о взаимодействиях между молекулами и о молекулярном движении. Особые преимущества этого метода состоят в том, что 1) теория развита достаточно хорошо, так что в принципе из спектров ЯМР можно в деталях определить расположение индивидуальных атомов в молекуле 2) можно определить число и положение атомов водорода, локализация которых с помощью рентгеноструктурного анализа представляет собой сложную и трудоемкую процедуру, и 3) могут быть отдельно исследованы различные атомы (например, Н, Ы, С и Р). ЯМР был очень успешно применен для определения структуры малых молекул (например, с молекулярным весом <500). Однако в случае макромолекул его возможности еще не реализованы из-за огромного числа спектральных линий, часто плохо разрешенных, больших трудностей в идентификации атома, дающего определенную линию, и ввиду значительного числа взаимодействий, в которых может участвовать каждый атом. [c.481]

Классический подход к исследованию конформаций был предложен в 1946 г. Т. Хиллом [65] и независимо в том же году Ф. Уэстгеймером и Дж. Майером [66]. Существенный вклад в развитие теории метода атом-атомных невалентных взаимодействий, его применение и популяризацию внес А.И. Китайгородский [67-71]. Подход к оценке взаимодействий включает ряд отнюдь неочевидных допущений и с физической точки зрения не выглядит достаточно строгим. Его аппроксимация реальных внутримолекулярных взаимодействий базируется на механической модели, согласно которой молекула представляется системой точечных масс -атомов без учета их электронно-ядерной структуры и квантовой природы. Атомы соединены валентными связями, которые, как правило, предполагаются жесткими. Пространственное строение такой модели молекулы определяется разного рода взаимодействиями между всеми валентно несвязанными атомами в попарно-аддитивном приближении и ограниченной свободой вращения вокруг всех ординарных связей. Следовательно, предполагается, что взаимодействие между любой парой валентно-несвязанных атомов не зависит от внутримолекулярного окружения, т.е. имеет универсальный характер и определяется исключительно природой атомов и расстоянием между ними. [c.112]

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]

Инертные элементы (подгруппа УП1А) играют большую роль в теории периодической системы. В оболочке их атомов завершается построение периферического энергетического уровня — вся электронная оболочка атома становится устойчивой. Весь атом данного инертного элемента приобретает характер прочного очередного атомного остова, как основы для построения последующего периода (см. рис. 4-3), причем ход заполнения элементами нового периода как бы повторяется по сравнению с предыдущим отчетливо проявляется периодичность в изменении электронной структуры, а следовательно, и химических свойств элементов в пределах каждого данного периода. Однако в этой периодичности нет простого повторения развития по замкнутому кругу каждый последующий период, как это видно из рисунка 4-3, по сравнению с предыдущим в своей основе имеет иной ядерно-электронный остов соответствующего инертного элемента. Структура этого остова от периода к периоду изменяется, его конфигурация усложняется, что существенным образом влияет на химические свойства каждого элемента периода на энергию связи валентных электронов с атомом, на свойства соединений, даже у элементов прн проявлении ими одинаковой валентности. Это в основном зависит [c.65]

Сильный толчок развитию неорганической химии дали проникновение в недра атома п изучение ядерных процессов. Особое значение имело выяснение того факта, что расщепление урана-235, нлутония-239 и других радиоактивных изотопов ведет к получению изотопов многих элементов, расположенных в середине периодической системы. Поиски элементов, наиболее пригодных для расщепления в атомных реакторах, способствовали исследованию малоизученных и синтезу новых элементов с помощью ядерных реакций. Изучением их свойств, а также физико-химических основ и химических свойств радиоактивных изотопов, методикой их выделения и концентрации занялась радиохимия, возникшая во второй четверти XX в. В результате такого разветвления и специализации область неорганической химии чрезвычайно расширилась. В раздел общей химии вошли основные понятия и законы химии, теории и представления, являющиеся базисом всей химической науки, независимо от ее дифференциации. Не говоря о периодическом законе, к числу таких фундаментальных теорий относятся, например, ато.мно-молекулярное учение и теория химической связи. [c.79]

Теория электронного смещения Льюиса — Лукаса дает удовлетворительное объяснение этой последовательности. Если атом водорода связан с достаточно электроотрицательным атомом, то связующая электронная пара оттягивается к последнему, в результате чего эффективный ядерный заряд водородного атома становится сравнительно сильным. Он поэтому может сильнее действовать в качестве акцептора электронов. В следующей главе мы уви-Д1Ш, что это объяснение еще не является исчерпывающим, но во всяком случае оно и не является ошибочным. Рассмотрев эту концепцию глубже, мы придем к выводу, что хотя водородный атом при углероде в общем случае не обладает достаточной электроотрицательностью, чтобы быть способным образовать координационную ковалентную связь, однако водород в соединениях типа СНС ,.. >9ке этой способностью обладает. Последнее обусловлено влиянием атомов хлора, которые повышают электрофильность как атома углерода, так и атомов водорода. Это представление находит себе подтверждение и в исследованиях растворимости различных веществ в различных растворителях. Цельгофер, Копли и Марвел [17] объясняют случаи отступления от общих закономерностей ассоциацией, которая в свою очередь во многих случаях объяснима образованием водородных связей. [c.56]

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]

Современная теория строения атома, принимающая, что атом состоит из ядерной массы и электронов, стремится свести силы химического сродства к электрическим силам. Эта теория предполагает, что электроны располагаются в определенном порядке вокруг ядра, образуя ряд с4 р, с определенным количеством электронов в каждой. Электроны, находящиеся в наружной сфере, наиболее легко подвергаются внешним воздействям, в результате чего может происходить отделение электрона от данного атома и присоединение его на внешнюю сферу другого атома. Вследствие того, что наиболее устойчивым состоянием считается такое, когда на внешней сфере будет 8 электронов, количество присоединяющихся электронов к данному атому будет равно количеству, недостающему до 8 электронов. То же относится к числу отделяющихся электронов могут отделиться только электроны, находящиеся на внешней сфере, так как за ней внутри находится сфера, обычно, с полным набором электронов. [c.50]

Уже в 1911 г. Резерфорд предложил ядерную теорию атома. В 1916 г. были опубликованы знаменитые статьи Косселя [3] и Льюиса [4]. По представлениям этих авторов, электроны в атомах образуют концентрические оболочки первая из них содержит два электрона дублет), вторая и третья — по восьми. Количество электронов в более высоких оболочках не столь постоянно, однако последняя оболочка в атомах инертных газов всегда содержит восемь электронов [октет). Впоследствии бьисо доказано, что эти положения Косселя и Льюиса являются верными, хотя они были высказаны еще до открытия правил квантования. Предположения, выдвигаемые теорией Косселя о пространственном расположении электронов, отличаются от представлений Льюиса, но это различие несущественно. Общим для них, что весьма важно, является утверждение о наибольшей степени устойчивости и заполненности электронных оболочек в атомах инертных газов, а именно для гелия — двухэлектронная оболочка, для пеона — двух- и восьмиэлектронная оболочка и т. д. Для атомов других элементов, имеющих больше или меньше электронов, чем атом инертных газов, характерно стремление к отдаче или присоединению электронов с образованием электронной структуры инертного газа. Таким образом, можно было объяснить образование многих устойчивых ионов, например ионов калия, кальция, сульфид- и хло-рид-ионов и др. [c.13]

Как принципиальный вывод, автор подчёркивал, что критикуемые взгляды нуждаются в существенной поправке в том смысле, что максимальное координационное число и конфигурация координационной сферы могут определяться пе только связывающими электронами, но и несвязывающими (в частности, -э.локтронами, вопреки тогдашнему состоянию теории Паулинга), и что вообще в соединениях, в которых центральный атом не осуществляет максимальную валентность, возможно изменение ядерных структур и валентных углов по рассматриваемой причине (см. рис. 136). [c.196]

Согласно теории молекулярных орбиталей л-электрониых соединений (например, сопряженных углеводородов) (Хюккель, 1931), л-электроны занимают молекулярные орбитали, охватывающие всю молекулу. В сопряженных углеводородах с п углеродными атомами имеется 4л валентных электронов. 3 электронов распределены по орбиталям с р -гибридизацией и участвуют в образовании Зга/2 о-связей между углеродными атомами их можно считать локализованными между парами соседних атомов. л-Электроны движутся над скелетом прочных ст-связей ). Все л-орбитали имеют узловую плоскость, совпадающую с плоскостью ядра. Если бы ядерный каркас подвергался неограниченному растяжению так, чтобы каждый атом оставался в своем гибрндизованном валентном состоянии, а длина всех углерод-углеродных связей неограниченно возрастала, то орбитали сохраняли бы свои характерные свойства симметрии, но взаимодействие между электронами неограниченно уменьшалось бы. В пределе у каждого углеродного атома оказалось бы по одному л-электрону в обычной / -орбитали. Поэтому л-орбитали сопряженной системы можно приближенно выразить линейными комбинациями атомнь ьх 2р-орбиталей. [c.24]

Значение числа валентности для данного атома в конкретной частице из каких-либо теоретических соображений классической теории установить невозможно. Число валентлости, приписываемое данному атому в определенной частице или определенном ряде частиц, подбирается таким, чтобы оно возможно лучше согласовалось с формулами ядерного состава, свойствами частицы (или ряда частиц), физическими свойствами и химическим поведением вещества, в состав которых входят изучаемые частицы. [c.50]

Мезонные теории ядерных сил. Качественное подобие химических и ядерных сил некогда побудило ученых, а именно Юкаву [3], исследовать возможность объяснения ядерных сил обменом какой-то частицей между двумя нуклонами, аналогично химической Связи, зависящей от обмена электроном между двумя атомами. Это не означает, что нуклон при этом рассматривается как сложная частица (подобно атому), поскольку считается, что участвующая в обмене частица возникает лишь в момент излучения ее одним нуклоном и исчезает в момент поглощения другим. Процессы такого рода, в которых имеет место обмен виртуальными частицами, фигурируют во всех аспектах современной теории поля, выходящей за пределы классической концепции действия на расстоянии. Так, например, кулоновское взаимодействие двух заряженных частиц в настоящее время анализируется посредством обмена виртуальными фотонами между этими зарядами. Возникновение виртуальной частицы сразу ставит вопрос о сохранении энергии, поскольку для ее создания необходима энергия. Откуда же берется необходимая энергия Ответ ниоткуда как раз и означает, что частица является виртуальной сохранение энергии обеспечивается тем, что частица живет не слишком долго. Принцип неопределенности Гейзенберга утверждает, что [c.277]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология