Ядро атомное энергия образования

Дефект массы характеризует устойчивость атомных ядер и энергию связи нуклонов в ядре. Дефект массы соответствует энергии, которая выделяется при образовании ядра из свободных протонов и нейтронов и может быть вычислена из соотношения Эйнштейна Е — тс , где Е — энергия т — масса, с — скорость света в вакууме (с = 3-10 м/с). [c.9]

Чем жестче лучи, тем больше их проникающая способность — аксиома, не требующая доказательств. Однако ученых, положившихся на эту аксиому, ожидал весьма любопытный сюрприз. Вдруг выяснилось, что гамма-лучи энергией более 1 млн. эв задерживаются свинцом не слабее, а сильнее менее жестких Факт, казалось, противоречащий очевидности. После проведения тончайших экспериментов выяснилось, что гамма-квант энергией более 1,02 Мэв в непосредственной близости от ядра исчезает , превращаясь в пару электрон — позитрон, и каждая из частиц уносит с собой половину затраченной на их образование энергии. Позитрон недолговечен и, столкнувшись с электроном, превращается в гамма-квант, но уже меньшей энергии. Образование электронно-позитронных пар наблюдается только у гамма-квантов высокой энергии и только вблизи от массивного ядра, то есть в элементе с большим атомным номером. [c.268]

Так как энергия образования тяжелых ядер, считая на единицу массы, меньше, чем средних, то разделение атомных ядер тяжелых элементов на ядра средних должно сопровождаться выделением энергии в количестве, равном этой разнице, т. е. [c.53]

Изложенные закономерности как в отношении состава, так и в отношении энергии образования атомных ядер объясняются особенностями взаимодействия нуклонов внутри ядра. В настоящее время принято считать, что во внутриядерных силах важнейшую роль играет интенсивное взаимодействие между протонами и нейтронами. Силы, действующие в этом случае, проявляются при расстояниях 10 2 см и очень быстро убывают с увеличением расстояния (обратно пропорционально не второй, а значительно более высокой степени его). Наряду с этим взаимодействием сказывается и взаимное отталкивание протонов внутри ядра. Это отталкивание выражается законом Кулона и убывает с увеличением расстояния значительно медленнее. В результате этого у более тяжелых ядер (вследствие большего размера их) силы взаимного притяжения частиц, из которых они состоят, ослабляются, а взаимное отталкивание протонов проявляется относительно сильнее Энергия образования таких ядер из нейтронов и протонов возрастает уже не пропорционально массе, а в меньшей степени, и потому тяжелые ядра менее устойчивы. В связи с этим для тяжелых ядер имеет большое значение наличие указанного выше избытка нейтронов, так как тем самым увеличивается среднее расстояние между протонами и ослабляется их взаимное отталкивание. [c.54]

На рис. 24.3 в графической форме приведены данные об энергиях связи ядерных частиц в атомах различных элементов. Примечательно, что энергия связи максимальна для элементов с порядковыми номерами, близкими к порядковому номеру железа. Элементы с порядковыми номерами от 12 до 40 имеют приблизительно такую же энергию связи, как железо. Энергия связи является мерой устойчивости атомных ядер элементов. Элементы с меньшими и с большими порядковыми номерами менее устойчивы и способны в результате ядерных превращений достигать большей устойчивости. Ядра атомов легких элементов достигают большей устойчивости при ядерном синтезе—процессе, при котором легкие ядра сливаются с образованием более тяжелых [c.428]

Образование любого атомного ядра из нейтронов и протонов всегда должно было бы сопровождаться выделением энергии. Энергия образования атомных ядер из этих частиц Д обр называется полной энергией связи, или, просто, энергией связи. [c.52]

Так как энергия образования тяжелых ядер, считая на единицу массы, меньше, чем средних, то разделение атомных ядер тяжелых элементов на ядра средних должно сопровождаться выделением энергии в количестве, равном этой разнице, т. е. приблизительно 0,8—0,9 МэВ на единицу массы (см. рис. 10). Это используется в процессах деления ядра атома урана (на рис. 10 соответствует перемещению вдоль стрелки В). [c.53]

Изложенные закономерности как в отношении состава, так и в отношении энергии образования атомных ядер объясняются особенностями взаимодействия нуклонов внутри ядра. В настоящее время принято считать, что во внутриядерных силах важнейшую роль играет интенсивное взаимодействие между протонами и нейтронами. Силы, действующие в этом случае, проявляются при расстояниях 10 2 см и очень быстро убывают с увеличением расстояния (обратно пропорционально не второй, а значительно более высокой степени его). Наряду с этим взаимодействием сказывается и взаимное отталкивание протонов внутри ядра. Это отталкивание [c.53]

Энергия образования атомных ядер из этих частиц называется полной энергией связи ядра. Значения ее для некоторых атомных ядер легких элементов приведены в табл. 67. [c.418]

Изложенные закономерности как в отношении состава, так и в отношении энергии образования атомных ядер объясняются особенностями в свойствах сил, действующих внутри ядра. В на- [c.419]

Если два атома взаимодействуют друг с другом так, что атомная орбита одного достаточно перекрывается с атомной орбитой другого, то две атомные орбиты заменяются молекулярной орбитой (орбита связи), энергия которой ниже, чем энергия атомных орбит. Такая орбита связи [<т (сигма)-орбита] имеет приблизительно яйцевидную форму (рис. 4). Она симметрична относительно оси, связывающей два атомных ядра. Химическая связь, образованная о-орбитой, называется а-связью. [c.27]

Образование зародышей может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном образовании зародыши возникают за счет спонтанных флуктуаций атомных конфигураций. Образование небольшого участка новой более стабильной фазы сопровождается понижением объемной свободной энергии (поскольку предполагается, что новая фаза более устойчива). Необходимо также принимать во внимание свободную поверхностную энергию ядра и энергию упругих деформаций, связанную с напряжениями в решетке, возникающими вблизи ядра. Обе эти энергии связаны с процессами, препятствующими происходящему изменению свободной энергии. Суммарное же ее изменение можно представить так [c.148]

Структуры I и И отличаются только тем, с каким протоном связан единственный имеющийся электрон. По определению, они соответствуют совершенно одинаковому относительному расположению атомных ядер и имеют одинаковое число неспаренных электронов. Таким образом, они удовлетворяют условиям 1 и 3 1.4. Кроме того, будучи равноценными, они имеют совершенно одинаковую энергию (условие 4). Однако резонанса между ними не будет, так как если протоны находятся на большом расстоянии друг от друга, то эти структуры слишком сильно отличаются по положению электрона (условие 2). Следовательно, при этих обстоятельствах, правильное описание системы состоит в указании, что она состоит из протона и атома водорода. Если теперь ядра начинают сближаться, то вначале энергии отдельных структур не будут сильно изменяться потому, что, хотя одна частица электрически заряжена, другая остается нейтральной. Но на достаточно малых расстояниях один электрон уже не сможет полностью заслонять одно ядро от другого, и в результате этого энергия отдельных структур I и И увеличивается. Это положение, изображенное на рис. 2.1, отвечает результирующему отталкиванию между двумя протонами, и поэтому ни одна из структур , взятая отдельно, не может обеспечить образования стабильного молекулярного иона. Однако как только два ядра сблизятся настолько, что экранирование ядра электроном становится неполным, появляется возможность резонанса между структурами . В результате этого резонанса возникают два состояния системы, в одном из которых энергия меньше, а в другом больше, чем у нерезонирующих структур (см. 1.5). Эти состояния изображены кривыми 2 и 5 на рис. 2.1. Кривая 2 отвечает образованию стабильного молекулярного иона с энергией образования АВ я межядерным расстоянием /%. Кривая 3 изображает то состояние системы, когда отталкивание между двумя протонами даже больше, чем были [c.56]

Молекула в невозбужденном состоянии имеет минимальную энергию. При этом ядра атомов совершают колебания относительно равновесного положения го. Кривая Е = [(г) молекулы характеризует сумму энергетических изменений с уменьшением расстояния между атомными ядрами при образовании молекулы. За вычетом появляющейся при сближении атомов небольшой нулевой энергии Со колебаний ядер около положения равновесия изменение энергии системы представляет собой сумму изменений полной энергии электронов и потенциальной энергии взаимодействия атомных ядер. Эта сумма Еа для равновесного расстояния Го отличается от энергии образования химической связи Есв на величину ео, т. е. Ец — Есв — ео. [c.81]

При рассмотрении вопроса об энергиях связи (гл. П) было сформулировано условие устойчивости атомного ядра по отношению к спонтанному (радиоактивному) распаду ядро оказывается энергетически устойчивым к данному типу распада (например, испусканию а-, 5-частиц или спонтанному делению), если его масса меньше суммы масс продуктов, возникающих при ядерном превращении. Из этого условия неиосредственно следует, что все ядра с А 3 ЮО неустойчивы к расщеплению на два осколка с приблизительно равными массами и все ядра с А 140 неустойчивы по отношению к а-распаду. Эти зависимости, а также энергетика процессов р-распада рассматривались в свете представлений о свойствах поверхности ядерной энергии, обусловленных в свою очередь взаимодействием различных членов в уравнении энергии связи [см. уравнение (3) гл. II] объемной энергии, поверхностного и кулоновского членов, а также членов, учитывающих влияние симметрии и энергию образования пар нуклонов. Однако указание на термодинамическую неустойчивость не может полностью охарактеризовать ядерную систему, как и химическую. При рассмотрении любой энергетически неустойчивой системы необходимо принимать во внимание также и скорости протекания возможных процессов, так как термодинамически неустойчивая система во многих случаях может рассматриваться как вполне стабильная. Примером этого могут служить ядра с А 140, называемые стабильными. Таким образом, весьма важной характеристикой радиоактивного распада является скорость распада, или период полураспада. [c.225]

Образование любого атомного ядра из нейтронов и протонов всегда должно было бы сопровождаться выделением энергии. [c.52]

АО, образующие МО, должны перекрываться. При этом ядра располагаются так, чтобы перекрывание было максимальным принцип максимального перекрывания). Необходимость перекрывания АО очевидна. Чем полнее перекрываются АО при образовании МО, тем сильнее понижение энергии при переходе электрона с атомной на молекулярную орбиталь, тем прочнее связь, образующаяся в молекуле. [c.62]

При взаимодействии свободных нуклонов, сопровождающемся образованием атомного ядра, выделяется энергия, в миллионы раз пре-. вышающая энергию экзотермических химических реакций. Масса ядер-ного нуклона (протона или нейтрона в атомном ядре) меньше массы свободного протона или нейтрона из-за выделения атомной энергии при ядерном синтезе и выражается дробным числом. В то же время число нуклонов (Л) в атомном ядре равно сумме числа нейтронов М) и протонов (Z) А=Ы+1, эта величина — всегда целое число. [c.210]

Тот же эффект используется и в случае, когда источником ядерной энергии служат ядра наиболее легких атомных ядер, соединяющихся 1в более тяжелое ядро. При таких ядерных реакциях выделяется особенно много энергии потому, что дефект масс тут наибольший (энергия связи для атомных ядер с 2>5 составляет 7,4—8,8 МэВ). Действительно, кривая дефектов масс показывает, что хотя атомные ядра всех элементов образуются с выделением энергии, больше всего энергии выделяется ири образовании элементов средней части периодической системы. Поэтому можно использовать атомную энергию, выделяющуюся при образавании более тяжелых атомных ядер из самых легких, а также при распаде атомных ядер тяжелых элементов. В первом случае происходит ядерный синтез, во втором — процесс деления тяжелых атомных ядер. [c.211]

Для фотонного И.И. имеют место упругое рассеяние (классич. рассеяЕше) и неупругие процессы, основные из к-рых - фотоэффект, эффект Комптона и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте фотон поглощается атомом среды с испусканием электрона, причем энергия фотона за вычетом энергии связи электрона в атоме передается освобожденному электрону. Вероятность фотоэффекта с /С-оболочки атома пропорциональна 2 (2-ат, номер элемента) и быстро убывает с ростом энергии фотона (кривая 1 на рис. 1). В случае эффекта Комптона происходит рассеяние фотона на одном из атомных электронов при этом уменьшается энергия фотона, изменяется направление его движения и происходит ионизация атомов среды. Вероятность комптоиовского рассеяния пропорциональна г и зависит от энергии фотонов (кривые 2 и 3 на рис. 1). При энергии фотона выше 1,022 МэВ вблизи ядра становится возможным образование пар электрон-позитрон. Вероятность этого процесса пропорциональна 2 и увеличивается с ростом энергии фотона (кривая 4 иа рис. 1). При энергии фотона до 0,1 МэВ преобладает классич. рассеяние и фотоэффект, при энергии от 0,1 до 10 МэВ-эффект Комптона, при энергии выше 20 МэВ-образование пар. [c.254]

Полная энергия, высвобождающаяся при образовании адра из нуклонов (она равна энергии связи ядра см. Ядро атомное) отвечает дефекту массы, т. е. еньшению массы образовавшегося адра по сравнению с ошцей исходной массой составляющих его протонов и нейтронов. Так, при образовании ядра Не из двух протонов и двух нейтронов дефект массы равен ок. 0,0293 а. е. м. и эквивалентен вьщелению ок. 28 МэВ. Отношение энергии связи к числу составляющих ядро нуклонов Е /А, где А - массовое число, наз. уд. энергией связи ядра. [c.513]

Сначала определим общую энергию молекулы воды. О б -щая энергия молекулы воды определяется как разность между энергией неподвижной молекулы и энергией электронов и ядер, расположенных на бесконечных расстояниях друг от друга и находящихся в покое. Она состоит из кинетическо энергии электронов, кулоповских потенциальных энергий электронов по отношению друг к другу и к ядрам и потенциально энергии ядер относительно друг друга. Общая энергия молекулы воды рассчитывается в два этапа. Сначала находится сумма энергий отдельных (не взаимодействующих друг с другом) атомов. Она равна энергии образования трех отделып ьх атомов из соответствующего числа ядер и электронов. Нз атомного спектра [242] было определено, что сумма энергий основного состояния двух атомов водорода и одного атома кислорода равна —2070,5 эВ . Затем, прибавляя эту величину к эиергии [c.22]

Энергия образования атомных ядер. При рассмотрении теории строения атомных ядер возникает вопрос, почему атомное ядро не распадается самопроизвольно вследствие взаимного отталкивания одноименно заряженных протонов. Объясняется это тем, что между всеми нуклонами в ядре действуют особые ядериые силы притяжения, величина которых превосходит силы отталкивания. Ядерные силы действуют на ничтожно малых расстояниях — около см. Наличие мощных ядерных сил подтверждается тем, что при образовании атомных ядер из нуклонов выделяется очень много энергии. Это количество энергии можно вычислить с помощью уравнения Эйнштейна. В 1905 г. [c.43]

Реакция (а) приводит к 1- и 2-фенилнафталинам, реакция (б) —к 1- и 2-нафтилбензоатам и реакция (в) — к 1- и 2-нафтильным радикалам, которые, в свою очередь, действуют как арилирующие агенты по отношению к имеющемуся в избытке нафталину, давая 1, Г-динаф-тил- и 1, 2 -динафтил, и 1, 2 -динафтил и 2, 2 -динафтил, соответственно. Пропорции, в которых образуются 1- и 2-изомеры при реакциях фенилирования и бензоилоксилирования, указывают на большую реакционную способность положения 1 по отношению к свободнорадикальной атаке в соответствии с теоретическими предсказаниями, основанными на атомных энергиях локализации и значениях свободных валентностей. Пропорции, в которых образуются три динафтила (1, I -> 1,2 - 2,2 -), согласуются с предположением, согласно которому а) для отрыва атома водорода, как и для замещения, положение I более реакционноспособно, чем положение 2, и б) последовательность реакционной способности 1" и 2-положений в нафталине (1- > 2-) остается приблизительно одинаковой как для фенилирования, так и для нафтилирования. Предполагается, что радикалом, отрывающим атом водорода от нафталинового ядра, является бензоилокси-радикал, а не фенильный, так как среди продуктов реакции не обнаружено бензола. Таким образом, бензоилокси-радикал может реагировать с молекулой нафталина по двум направлениям с прямым замещением (путем присоединения с последующим отщеплением атома водорода) или с отрывом водорода. Вышеприведенный механизм подтверждается тем наблюдением, что, по-видимому, динафтилы не образуются в тех случаях, когда используемый источник фенильных радикалов не дает в качестве промежуточного соединения бензоилокси-радикала. Возможны и другие механизмы образования динафтила, но все они менее вероятны. [c.318]

Как было сказано в гл. I, облучение веществ нейтронами не приводит к непосредственной ионизации и возбуждению молекул вследствие отсутствия у нейтронов заряда. В результате захвата нейтронов атомными ядрами, сопровождающегося ядерной реакцией, происходит образование атомов отдачи. Энергия атомов отдачи зависит от энергии испускаемого ядром у-кванта или частицы. В (п, у)-про-цессе излучается у-квант с энергией, равной нескольким мегаэлектрон-вольтам. Соответствующий этой энергии импульс р = е/с, где с — скорость света. При испускании у-кванта такой же по аб-< олютной величине импульс р = mv получает атомное ядро. Кинетическая энергия такого атома отдачи Е = г Ъти (177) [c.360]

Исследование деления урана положило начало работам, связанным с атомной энергией. Выше мы говорили, что при ядерных реакциях — например при образовании ядра гелия из протонов и нейтронов — может высвобождаться огромная энергия. Однако все идущие с выделением энергии реакции, изученные до деления урана,не могли быть использованы в качестве источников энергии. Для протекания этих реакций нужно было непрерывно поставлять бомбардирующие частицы, а вероятность превращений была столь мала, что не могла итти ни в какое сравнение с затратами энергии, необходимыми для ускорения исходных частиц. [c.77]

В наше время часто говорят о получении энергии за счет разложения атома (или, точнее, атомного ядра). Такая формулировка может привести к неправильным представлениям. В действительности, разложение атомного ядра на нейтроны и протоны всегда потребовало бы, наоборот, затраты энергии и в очень больших количествах, так как образование ядра из этих частиц всегда сопровождается выделением энергии. Но энергия образования тяжелых ядер, считая на единицу массы, меньше, чем средних, поэтому разделение атомных ядер тяжелых элементое на ядра средних сопроеождается выделением энергии в количестве, равном этой разнице, т. е. приблизительно 0,8—0,9 Мэе на единицу массы. [c.460]

Молекула Ы . Конфигурация Li2[(als) (a ls) (a 2s) J (терм 41g). Первые четыре электрона находятся на внутренних als-орбиталях, образованных из АО АГ-слоя (Is-орбиталей атомов лития). Их размещение подобно размещению в молекуле Неа (см. рис. 24), когда равное число электронов на als- и a ls-MO приводит к отсутствию связи. Можно считать и здесь, что эти МО не вносят вклад в энергию связи молекулы, и электроны на этих орбиталях сохраняют в молекуле характер атомных АГ-электронов, принадлежа попарно соответствующим ядрам (/С-остов). Этому отвечает запись конфигурации в форме Li2[/ ( r2s) ], из которой видно, что связь обусловлена парой электронов, находящихся на связывающей а25-орбитали. Точный квантовомеханический расчет действительно показывает, что als- и а Ь-орбитали имеют вид, близкий к виду двух атомных орбиталей, каждая из которых сосредоточена в основном вокруг одного из двух ядер (рис. 26), и электроны на этих орбиталях условно считают несвязывающими, как четыре электрона в Неа. Молекула Ыг диамагнитна (спины электронов спарены). [c.78]

Хотя 45-орбиталь проникает ближе к ядру, чем З -орбиталь, и, следовательно, имеет более низкий энергетический уровень, большая часть плотности вероятности для 4х-орбитали оказывается дальще от ядра, чем для З -лрбитали. Электрон на 45-орбитали оказывается в среднем дальще от ядра, чем З -электрон, но тем не менее 45-электрон более устойчив, потому что он имеет небольшую, но не пренебрежимо малую вероятность проникать к ядру на более близкое расстояние. Для образования химической связи различие в энергии электронов на столь близко расположенных атомных уровнях не имеет такого большого значения, как различие в расстоянии электронов от их ядер. Поэтому 45-электроны оказывают тем большее влияние на химические свойства атомов, чем сильнее погружены вовнутрь общего атомного электронного облака З -электроны. За исключением Сг и Си, все элементы от Са до 2п имеют одинаковую ва- [c.397]

В каждом периоде периодической таблицы наблюдается общая тенденция к возрастанию энергии ионизации с увеличением порядкового номера элемента. Сродство к электрону оказывается наибольшим у кислорода и галогенов. Атомы с устойчивыми орбитальными конфигурациями.(s , s p , s p ) имеют очень небольшое (часто отрицательное) сродство к электрону. Расстояние между ядрами двух связанных атомов называется длиной связи. Атомный радиус водорода Н равен половине длины связи в молекуле Hj- В каждом периоде периодической таблицы наблюдается в общем закономерное уменьшение атомного радиуса с ростом порядкового номера элемента. Электроотрицательность представляет собой меру притяжения атомом электронов, участвующих в образовании связи с другим атомом. При соединении атомов с си.пьно отличающейся электроотрицательностью происходит перенос электронов и возникает ионная связь атомы с приблизительно одинаковой электроотрицательностью обобществляют электроны, участвующие s сбразовашг. ковалентной связи. Между атомами типа Н и F с умеренной разностью электроотрицательностей образуется связь с частично ионным характером. [c.408]

В дeй tвиteльнo ти разложение любого атомного ядра на нейтроны и протоны требует затраты энергии и в очень больших количествах, так как образование ядра из этих частиц всегда сопровождается выделением энергии. [c.53]

Ковалентная связь. На рис. 22 представлено образование связывающей и разрыхляющей МО молекулы Нг из АО, а также диаграмма плотности вероятности (плотности электронного облака). В нижней части рис. 22, а и б приведены условные контурные диаграммы электронной плотности, напоминающие топографические карты. В пространстве между ядрами значения ф5 и ф5р выше, чем были бы они для изолированной атомной орбитали. Соответственно выше здесь и плотность электронного облака. Это означает, что для молекулярной орбитали вероятность пребывания электрона в межъядерной области велика. Отрицательный заряд между ядрами притягивает к себе положительные заряды обоих ядер и в то же время экранирует их друг от друга, уменьшая их взаимное отталкивание. В результате наблюдается значительное понижение энергии электрона в поле двух ядер молекулы по сравнению с энергией электрона в атоме. Общее понижение энергии —результат преобладающего понижения потенциальной энергии электрона. Поэтому система из двух ядер и электрона оказывается более устойчивой, чем система разъединенных ядер, иными словами, вследствие понижения потенциальной энергии электрона возникает химическая связь. Характерной ее особенностью является коллективизирозание электрона всеми (здесь двумя) ядрами молекулы. Такая связь называется ковалентной. В основе хими- [c.69]

У незаряженных нейтронов не может быть электрического взаимодействия они останавливаются при столкновении с ядром подобно биллиардным щарам. Бомбардируемые атомы отскакивают со скоростью, достаточной для потери орбитальных электронов, и прохо-. дят через поглотитель в виде тяжелых заряженных частиц. Нейтроны могут быть также остановлены в результате поглощения атомными ядрами с сбразсванием новых, обычно радиоактивных, изотопов, но при облучении этот процесс, как правило, не имеет большого значения. Таким образом, все типы ионизирующего излучения приводят к образованию заряженных частиц большой энергии, которые в конечном итоге теряют ее, образуя ионизированные и возбужденные атомы или молекулы. Конечный результат такой ионизации и возбуждения зависит от природы химических связей в облученном материале. [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология