Энергия ядерной связи

Более детальный анализ теоретических и экспериментальных значений ядерных масс показал, что отклонения экспериментальных значений энергий ядерных связей от теоретических носят регулярный характер они максимальны (самая большая энергия связи) при определённых магических числах протонов и нейтронов в ядре. Используя терминологию атомной физики, магические числа в ядре соответствуют замкнутым протонным и нейтронным оболочкам. [c.46]

Нарисуйте, кривую зависимости энергии ядерной связи в расчете на 1 нуклон от массового числа. . [c.39]

I. ЯДЕРНЫЕ силы и ЭНЕРГИЯ ЯДЕРНОЙ СВЯЗИ [c.466]

Чтобы оторвать протон от нейтрона, требуется затратить огромное количество энергии. Очевидно, образование атомного ядра элемента из нейтронов и протонов сопровождается соответственно выделением энергии. Эта энергия называется полной энергией ядерной связи и измеряется в электрон-вольтах (эв). [c.83]

Существенной особенностью ядерных реакций является измеримое изменение массы системы в процессе превращения, которому соответствует очень большое изменение энергии системы. Связь между изменением массы Дт и изменением энергии Д/У системы выражается уравнением Эйнштейна [c.343]

Роль 7-спектроскопии в химических исследованиях связана с тем, что энергия ядерных переходов зависит от распределения электронной плотности вокруг ядра, т. е. в зависимости от химического окружения для возбуждения ядерных переходов требуются различные энергии. Поэтому если источник и приемник 7-излучения находятся в разных соединениях (например, источник Ре в металле, а поглотитель — в кристалле РеС ), то поглощение 7-лучей наблюдаться не будет. Однако, поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней мало, можно добиться резонансного поглощения 7-квантов, несколько изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник (или поглотитель) 7-излучения относительно приемника (источника) излучения. В этом случае энергия 7-квантов увеличивается или уменьшается на величину кинетической энергии. При некоторой скорости движения начинается резонансное поглощение, т. е. наблюдается эффект Мессбауэра. [c.180]

До сих пор мы занимались химическими реакциями, т.е. реакциями, в которых преобладающую роль играют электроны. В данной главе рассматриваются ядерные реакции, т.е. такие изменения вещества, природа которых связана с атомным ядром. Некоторые эксперты предсказывают, что мы все больше будем использовать ядерную энергию, чтобы возместить оскудевающие запасы горючих ископаемых и удовлетворить наши возрастающие энергетические потребности. Поэтому, переходя к рассмотрению ядерной химии, мы как бы продолжаем начатую в предыдущей главе тему, которая связана с получением энергии. Но, прежде чем начать это обсуждение, нужно ознакомить читателя со спорами вокруг ядерной энергии в связи с теми чувствами, которые вызывает строительство атомных электростанций. Поскольку разговоры о ядерной энергии вызывают очень много эмоций, в них трудно отделить факты от вымысла и непредвзято взвесить все доводы за и против. Поэтому каждому образованному современному человеку важно хоть немного знать о ядерных реакциях и об использовании радиоактивных веществ. [c.244]

Разрущение биологических систем обусловлено способностью радиоактивного излучения ионизировать молекулы и разрывать их на части. Энергия альфа-, бета-и гамма-лучей, испускаемых в процессе ядерного распада, намного превышает обычные энергии химических связей. При проникновении этих видов излучения в вещество они передают энергию молекулам, встречающимся на их пути, и оставляют за собой след в виде ионов и молекулярных осколков. Образуемые при этом частицы обладают очень большой реакционной способностью. В биологических системах они могут нарушать нормальное функционирование клеток. Разрушительное воздействие источника радиоактивного излучения, находящегося вне организма, зависит от проникающей способности излучения. Гамма-лучи представляют собой особенно опасное излучение, поскольку они, подобно рентгеновским лучам, эффективно проникают сквозь ткани человеческого организма. Оказываемое ими разрушительное воздействие не ограничивается кожей. В отличие от гамма-лучей большая часть альфа-излучения поглощается кожей, а бета-лучи способны проникать всего на глубину около 1 см под поверхность кожи. Поэтому альфа- и бета-лучи не так опасны, как гамма-лучи, если только, конечно, источник излучения не проник каким-то образом в организм. Внутри организма альфа-лучи представляют чрезвычайно большую опасность, поскольку, распространяясь в веществе, они оставляют за собой очень плотный след из разрушенных молекул. [c.263]

Мэе на один нуклон (ядерную частицу). Если построить график зависимости средней энергии связи на один нуклон от массового числа, то получается кривая, показанная на рис. 11-5. Эта кривая быстро возрастает от малых значений для изотопов с небольшим массовым числом до максимального значения — примерно 8,8 Мэе в области массового числа 55. Затем энергия связи начинает очень медленно уменьшаться и для уже составляет только 7,6 Мэе. Изменение энергии связи происходит плавно, исключая три очень легких элемента — Не, и в 0, каждому из которых отвечает аномально высокое значение энергии связи. Хотя 8 или 9 Мэе сами по себе это незначительные количества энергии, но при рассмотрении энергии связи для грамм-атома элемента, порядок энергии связи соответствует порядку величин энергий ядерных процессов. [c.391]

Глубокие химические изменения происходят в полимерах при действии радиационных излучений независимо от вида энергий (рентгеновские, лу-чи, быстрые и медленные нейтроны, быстрые электроны, а-частицы, протоны, другие продукты ядерных реакций), Энергия этих излучений порядка 9—10 эВ и более, тогда как энергия химических связей в полимерах порядка 2,5—4 эВ, Поэтому такие излучения способны вызвать разрыв связей в цепи, но он не всегда имеет место вследствие перераспределения и рассеяния (диссипации) энергии. При облучении, например, полиэтилена лишь 57о поглощенной энергии идет на развитие химических реакций, а 95% рассеивается в виде теплоты. [c.244]

Ядерное расстояние d( O) в молекуле двуокиси углерода равно 1,16 А, т. е. оно существенно меньше, чем то обычно для двойной связи С = 0 в органических соединениях (1,23А). Этому соответствует высокое значение средней энергии рассматриваемой связи (192 ккал/моль) и ее силовой константы (16,0). Все [c.507]

Реакции отдачи. Химия горячих атомов. После осуществления акта ядерной реакции образовавшийся новый атом несет в себе значительную энергию, которая в сотни раз превышает энергию химической связи. Это приводит к своеобразному поведению вновь образовавшегося, или, как его часто называют, горячего атома. Обычно горячий атом отрывается от молекулы, в состав которой он входил, и переходит в новую химическую форму. Так, при облучении йодистого этила нейтронами происходит реакция Р (я, -у) 1 . Образующийся в результате реакции П обладает настолько большой энергией, что он отрывается от углеводородного радикала и в молекулярной форме растворяется в йодистом этиле, откуда легко может быть извлечен водным раствором какого-либо восстановителя (например, тиосульфата). [c.100]

Способность многих нерастворимых окислов в форме водных суспензий сорбировать катионы или анионы часто усложняет проведение операций аналитического разделения, так как удалить ионы примесей очень сложно. Это явление неоднократно объяснялось различными причинами, однако его исследование как одной из областей химии ионного об-мена началось лишь после открытия, сделанного в 1943 г. [1]. Исследователи обнаружили, что нерас/ творимое соединение фосфат циркония можно применить для отделения урана и плутония от продуктов деления. С тех пор ионообменниками этого типа начали интересоваться в ряде стран причиной тому была их высокая устойчивость к действию ионизирующей радиации, высоких температур и большинства химических реагентов. Особое внимание к ним было проявлено в тех странах, в которых планировалось использование ядерной энергии, что связано с химической переработкой ядерного топлива, материалов, используемых в качестве замедлителей, и охлаждающей воды в реакторах, работающих при высоких температурах и давлениях. [c.113]

Принцип проведения ЯМР-эксперимента можно объяснить исходя из представлений об условии резонанса, а также о поперечной и продольной релаксации, что в свою очередь способствует разработке специального аппарата, используемого для описания эксперимента. Эти сведения достаточны также и для того, чтобы иметь возможность описания принципов ЯМР-томографии, пространственное разрешение которой определяется величиной градиентов магнитного поля, а разрешение по контрасту - различиями в значениях времен релаксации. ЯМР можно использовать также как аналитический метод, основываясь на том, что различные элементы и изотопы обладают различными резонансными частотами. Однако для успешного применения этого метода в химии и биохимии этой информации недостаточно. Только включение дополнительных физических взаимодействий, приводящих к расщеплению резонансных линий или к сдвигу соответствующих уровней энергии ядерного спина и соответствующих частот переходов, позволяет использовать ЯМР в качестве аналитического метода. В этом случае вместо одной резонансной линии для определенного изотопа получим в спектре несколько резонансных линий, положение которых в спектре связано со свойствами молекул. В дальнейшем обсудим основные типы указанных выше физических взаимодействий. [c.27]

Энергия Солнца является важнейшим воспроизводимым источником энергии на нашей планете. К тому же это самый чистый источник энергии, поскольку использование солнечной энергии не связано с загрязнением окружающей среды СОа или продуктами неполного сгорания, золой, радиоактивными изотопами и т. д. Небезынтересен тот факт, что одна сотая часть поверхности Сахары получает примерно столько же энергии за единицу времени, сколько ее потребляется во все.м мире за то же время. Однако у солнечной энергии есть существенный недостаток она рассеяна на большой площади, и ее мощность, приходящаяся на единицу земной поверхности, невелика. Поэтому пока нет рентабельных способов ее прямого использования в таких же масштабах, в каких используется ископаемое топливо или ядерная энергия. [c.9]

Существует еще один вид процессов, сопровождающихся поглощением или излучением квантованной, но еще меньшей энергии, которые связаны со спиновым моментом электронов и ядра. Известно, что под влиянием внешнего магнитного поля спины этих частиц могут ориентироваться параллельно или противоположно внешнему полю. Оба этих состояния отличаются, хотя и мало, по энергии, мз-за чего переход между ними связан с поглощением фотона очень малой частотой, т. е. с большой длиной волны. Изменение в ориентации электронных спинов соответствует поглощению или излучению в микроволновой области, а изменения, связанные с ядерными спинами — с еще более длинноволновой, радиочастотной областью. [c.154]

Изменение выхода ядерных реакций в зависимости от энергии частиц может быть предсказано только в том случае, если известны ядерные связи, потенциальные барьеры, конкурирующие реакции и другие факторы. Однако, исходя -из общих соображений, можно сделать некоторые выводы. Прежде всего, реакции на [c.30]

В области малых энергий выход ядерных реакций, вызываем мых заряженными частицами, экспоненциально возрастает с увеличением их энергии, что связано с соответствующим возрастанием вероятности прохождения частиц через потенциальный барьер. Для энергий частиц больщих, чем высота барьера, выходы реакций на тонких мишенях изменяются мало. Для толстых мишеней выходы пропорциональны глубине проникновения частиц в мишень и изменяются в зависимости от их энергии, как функция [c.31]

Энрико Ферми (1901—1954). Его имя навечно связано с историей наука и техники. Помимо того что он завял выдающееся положение в истории теории относительности, Ферми первым предвидел возможность создания новых элементов тяжелее-урана — трансурановых элементов — и участвовал в постройке первого атомного реактора, носящего его имя (1942), Реакторы позволили ввести в технику необычный источник энергии, энергии ядерной, что открыло новую эру для человечества [c.424]

Энергия химической связи атома в облученном соединении мала по сравнению с энергией отдачи, получаемой атомом при эмиссии у-квантов захвата. Отсюда следует, что ядерный процесс почти всегда приводит не только к разрушению первичной связи, но и к появлению атома с очень высокой кинетической энергией. [c.261]

Zв = О, 1 или 2 согласно наличию В в химической связи /) является частью энергии ядерного притяжения, а именно притяжения заряда Е (А) на атоме А частью заряда связи /, [c.214]

Если принять, что энергия исходного -(-кванта Е = 7 Мэе [Р36], энергия ядерной реакции р == — 8 Мэе, масса нейтрона /га = 1 и масса атома отдачи брома Ж — 80 (в действительности присутствуют как атомы Вг °, так и Вг ), то вычисленное значение энергии отдачи Ем равняется 0,11 Мэе. Конечно, это значение намного превышает энергию, необходимую для разрыва связи углерод — бром. Баркас и другие исследователи извлекали активные атомы отдачи брома из облученного бромистого этила путем экстракции водными растворами. [c.213]

Энергия ядерного поля может быть превращена в иные формы энергии, как это происходит с другими известными видами энергии. Действие ядерных сил связано с обменом зарядов, поэтому говорят об обменных силах . Например, нейтрон при взаимодействии с другим нуклоном может испустить электрон и нейтрино при этом он изменяет свой заряд. В первом приближении следует ограничиться этими рассуждениями [c.26]

АТОМЫ ОТДАЧИ — атомы, получившие определенный импульс в процессе радиоактивного распада или ядерной реакции. Явление аналогично, напр., отдаче при выстреле из орудия. Кинетич. энергия, приобретаемая А. о., может быть вычислена по законам сохранения энергии и количества движения в большинстве случаев она значительно превосходит энергию химич. связи (2—5 ав). Так, при а-распаде энергии А. о. имеют величины порядка 10 кав, при испускании у"Квантов 10—10 кав. Поэтому А. о. способны выходить из молекул химич. соединепия (см. Сцилларда — Чалмерса аффект), в к-рых они первоначально находились, переходить в газовую фазу из поверхностного слоя твердых тел, производить в последних радиационные нарушения и т. д. А. о. являются горячими атомами. [c.167]

Энергия ядерной связи. Можно легко понять, почему как деление, так и слияние ядер могут служить источником энергии, если обратиться к графику (рис. 1.6), на котором показана зависимость энергии ядерной связи на один нуклон от массового числа. Энергия связи вычислена путем вычитания действительного значения массы ядра из суммы масс, входящих в него нейтронов и протонов. Затем полученная разность пересчитана в энергию по уравнению Эйнштейна Е = тс . Ядерную энергию обычно измеряют в миллионах электронвольт (МэВ) 1 МэВ = 96,5хЮ кДжХ Хмоль ). Так, для ядра имеем [c.37]

Особенно сильно возросла роль химии в современной технике, оперирующей энергиями огромной мощности, большая часть которых получается за счет энергии химических реакций окисления топлив или за счет энергии ядерных превращений. Современная техника характеризуется высокой энергонапряженностью, в связи с чем основной задачей конструкторов и технологов становится снижение массы машины, приходящейся на единицу получаемой или потребляемой мощности (кг/кВт). Для решения этой задачи необходим очень широкий ассортимент конструкционных материалов, обладающих достаточной удельной прочностью. [c.5]

Таким образом, энергия ядерных реакций превышает энергию химических реакций (связи атомов в молекуле) в миллионы раз. Этим объясняется неразруша-емость ядер при протекании химических реакций. [c.68]

Особенно сильно возросла роль химии в современной технике, оперирующей энергиями огромной мощности, ббльшая часть которых получается за счет энергии химических реакций окисления топлив или за счет энергии ядерных превращений. Современная техника характеризуется высокой энергонапряженностью, в связи с чем основной задачей конструкторов и технологов становится снижение [c.5]

ХИМИЯ высоких ЭНЕРГИЙ, изучает кинетику и механизм р-ций, к-рые характеризуются существенно неравновесными концентрациями быстрых, возбужденных или ионизиров. частиц, обладающих избыточной энергией по сравнению с энергией их теплового движения, а часто и с энергией хим. связей. Термин введен в СССР в нач. 60-х гг. 20 в. Осн. разделы X. в. э. радиационная химия, фотохимия, плазмохимия, лазерная химия, а также изучение хим. р-цнй в пучках быстрых атомов, ионов или молекул, ряд проблем механохимии и ядерной химии. Хотя р-ции, изучаемые в разл. разделах Х.в. э., инициируются или ускоряются под действием разл. факторов, их объединяет общность элементарных хим. процессов с участием электроиов, ионов, радикалов, ион-радикалов, электронно-возбужденных и быстрых атомов и молекул. Реализуются новые механизмы р-ций, мало вероятные в равновесных сист. нри обычных т-рах. Др. характерная черта X. в. э.— общность методов исследования в разных ее направлениях. Широко распространены оптич. методы, масс-спектрометрия, радиоспектроскопия, а также эксперим. методы квантовой электроники, атомной и ядерной физики. [c.653]

Большая скорость спиртового обмена, по-видимому, свидетельствует об интересном механизме обмена. При этом надо иметь в виду, что связь металл — кислород в алкоксидах титана очень прочная. Бредли и Хильер [421 определили, что средняя энергия диссоциации связи ряДа алкоксидов титана приблизительно равна 100—110 ккал1моль. Наличие вакантных a-орбиталей в атомах большинства металлов, алкоксиды которых были изучены, облегчает протекание первой стадии нуклеофильного воздействия молекулы спирта на алкоксид металла, и, по-видимому, вследствие этого энергия активации спиртового обмена оказывается небольшой. При подробном обсуждении механизма спиртового обмена нужно учесть также и тот факт, что большинство алкоксидов металлов, содержащих первичные алкоксидные группы, представляют собой полимеры. Полимеризация происходит в результате образования елкоксидных мостиков, при этом проявляется тенденция атомов металлов к увеличению координационного числа металла. Имеется также возможность обмена между концевыми и мостиковыми алко-ксидными группами в пределах полимерной молекулы. Исследование методом ядерного магнитного резонанса [411 показало, что внутримолекулярный обмен в тетраэтоксиде титана при комнатной температуре происходит очень быстро. [c.238]

Ранее мы уже отмечали, что стимулированные резонансные переходы ядер между уровнями энергии могут происходить под действием локальных полей, флуктуируюш их вследствие теплового движения атомов и молекул, если в спектре флуктуаций присутствуют частоты, соответствуюш ие резонансной частоте. Этими переходами обеспечивается энергетическая связь между спиновой системой и решеткой, в результате которой происходит выравнивание их температур. Мы рассматривали один из основных механизмов релаксации — магнитные диполь-диполь-ные взаимодействия. Однако, суш ествуют и другие физические взаимодействия, посредством которых энергия ядерных спинов может передаваться тепловому резервуару — решетке. Это электрические квадрупольные взаимодействия-, пространственная анизотропия электронного окружения ядра (анизотропия химического сдвига) скалярное ядерное или электронно-ядерное взаимодействие спин-вращательное взаимодействие, т. е. все те виды взаимодействия, которые обеспечивают возникновение на ядрах флуктуируюш его магнитного (или на квадруполь-ном ядре — флуктуируюш его градиента электрического поля) в результате движения атомов или молекул. Эти виды взаимодействий детально рассмотрены в [168, 171]. [c.257]

ПОЛНОГО сокращения этих членов не происходит даже для простых молекулярных систем [22], и абсолютные величины энергий связи, полученные из выражения (10), обычно завышены в 2—3 раза. Нельзя ожидать, чтобы полуэмпирический метод ЛКАО дал падежные величины энергий связи, которые не получаются даже при гораздо более тщательных вычислениях по методу самосогласо-вапного поля (ССП). С другой стороны, можно ожидать, что полуэмпирическое рассмотрение будет чрезвычайно полезным для вычисления разностей между энергиями ядерных или электронных конфигураций. [c.29]

Значение разделения изотопов для атомной технологии совершенно очевидно. Разделение изотопов делящегося под действием медленных нейтронов, и №38 содержание которого в природном уране гораздо больше, осуществляется на мощных заводах. Исключительная замедляющая способность тяжелой воды является причиной того, что крупномасштабное производство ее — неотъемлемая часть программы по атомной энергии. В связи с тем что другие реакторные материалы теплоносители, разбавители горючего и конструкционные материалы — не должны содержать изотопов, имеющи.к большое сечение поглощения нейтронов, применение их в реакторах требует разделения изотопов. Например, ТЬ (N 503)4 может применяться в зоне воспроизводства гомогенного реактора-размно.жителя, —весьма полезный жидкометаллический теплоноситель, а — ценный компонент горючего на основе расплавленных солей. Для целей атомной энергетики было выделено много килограммов изотопа В °, хорош о поглощающего нейтроны. Эффективность поглотителей и детекторов нейтронов, основанных на реакции В п, а)Ь1 гораздо выше в случае применения бора, высокообогащенного по изотопу В , чем при использовании природной смеси, содержащей 19,8% В . Кроме того, в различных методах ядерных исследований (бомбардировка в циклотроне, измерение ядерных свойств и т. д.) требуются небольшие количества отдельных изотопов. Разделенные стабильные изотопы при.меняются как меченые атомы, особенно в тех случаях, когда радиоактивные изотопы [c.334]

Исследуя барьер инверсии N—-Н в азиридине ( 2H5N) и оксазиридине ( H3NO), Леви и сотр. [83] использовали аЬ initio метод МО ЛКАО ССП и критерий локализации Бойса [84]. Элементы электронной энергии разделялись на вклады энергий связей и энергий взаимодействия связей. Учитывая, что энергия отталкивания ядер — сумма атомных вкладов, эти авторы сделали соответствующее разбиение энергии на вклады отдельных связей. Ядерные заряды связей были определены, как в разд. И. 2, а полная энергия отталкивания ядер была разложена на энергии отталкивания ядер связей [c.212]

Галогензамещенные фенолы были изучены Бейкером [14, 26, 30, 42, 45]. У 2-хлор-, 2-бром- и 2-иодфенолов наблюдаются по две полосы Л ОН с расстоянием между ними, меняющимся от 56 (С1) до 95 см- (I). 2-Фторфенол характеризуется только одной полосой при 3591 см , которая значительно асимметрична, и почти несомненно, что это соединение ведет себя аналогичным образом, но две полосы в его спектре не разрешены. В противоположность обычным явлениям при образовании водородной связи ие наблюдается значительного уширения низкочастотных полос. Качественное исследование, выполненное Сендорфи [46] с 2-фторфенолом, показывает, что фтор действительно участвует в образовании водородной связи, но энергия этой связи меньше, чем в случае других атомов галогенов. В противоположность этим результатам исследования конкуренции при образовании водородной связи у несимметричных 2,6-галогензамещенных фенолов [2, 42] дают следующую последовательность изменения АЯ при различных заместителях С1>Вг>Р>1. Бейкер [42] составил удобную сводную таблицу различных значений АЯ, предлагаемых разными авторами для соединений этого ряда. Эти данные иллюстрируют те трудности, которые встречаются при точных измерениях величин, связанных со столь малыми изменениями энергии. Так, для 2-гало-гензамещенных фенолов Джонс [47] приводит следующие значения АЯ ккал/моль) 1,27 (С1), 1,86 (Вг), 1,00 (I), тогда как значения, полученные Бейкером, иные 1,19 (Р), 1,44 (С1), 1,21 (Вг) и 1,08 (I), и порядок расположения заместителей иной. Метод ядерного магнитного резонанса дает еще один ряд значений [234]. [c.266]