Атомное ядро энергия связи

Энергия связи нуклонов и устойчивость атомного ядра< Одна из основных характеристик атомного ядра — энергия связи составляющих его частиц. Мерой этой энергии Е является работа, которую необходимо совершить для отрыва друг от друга и разведения в бесконечность всех нуклонов ядра. Энергию связи нуклонов в ядре можно подсчитать с помощью известного соотношения, вытекающего из теории относительности [c.8]

Протоны и нейтроны в атомном ядре сильно связаны чтобы их разделить, необходимо затратить энергию. Равная по величине энергия выделяется, когда образуется данная система (ядро) из составных элементов ядра. Следовательно, образование атомного ядра — экзотермический процесс. Выделяющаяся энергия идентична энергии связи атомного ядра. Энергия связи [c.21]

Благодаря выигрышу энергии при спаривании протонов в атомных ядрах энергия связи четного протона 2 — 2т + 2), как правило, примерно на —2 Мэв больше, чем для предыдущего нечетного 2 = 2т 1) [c.558]

Энергия связывающей а-орбитали, образовавшейся между различными атомами, ниже, чем соответствующих атомных орбиталей, и молекулярная орбиталь обладает характеристиками, подобными атомной орбитали с низкой энергией (велико взаимодействие с другими атомными ядрами). Энергия разрыхляющей а-орбитали выше, чем у каждой атомной орбитали, и она обладает свойствами, подобными атомной орбитали с более высокой энергией. В карбонат-ионе а-орбиталь а-связи локализована в плоскости орбиталей О, и взаимодействие с ядром О сильнее, чем с ядром С. Это четко проявляется в сдвиге в сторону кислорода участвующих в связи электронов (табл. 4.4). Напротив, плоскость, в которой локализована молекулярная я-орбиталь, перпендикулярна плоскости, в которой локализована а-орбиталь, и она обладает совершенно иными свойствами. Обычно стабилизация при образовании молекулярных орбиталей тем больше, чем меньше разность энергий валентных состояний двух атомов. [c.158]

Как показывает расчет, у средних элементов периодической системы с порядковыми номерами от 30 до 80 полная энергня связи примерно пропорциональна массе ядра, составляя около 8,5 Мэе на единицу массы (считая за единицу 16 массы атома кислорода). У элементов же с большим атомным весом энергия связи отстает от этой пропорциональности, снижаясь до 7,5 Мэе на единицу массы. Наконец, у легких элементов этой закономерности не наблюдается. [c.418]

В случае излучений с большой энергией можно пренебречь величиной энергии связи электронов с ядрами в облучаемом веществе, за исключением электронов в самых близких к ядру оболочках у атомов большого атомного веса. Энергия связи электронов колеблется от 10 до 10000 еУ. [c.17]

Теория атомного ядра, на которой базируется описание ядерных свойств изотопов, представляет собой едва ли не самую обширную область современной физики и детально излагается и обсуждается во многих учебниках и монографиях (см., например, [2, 7-10]). Ядерные характеристики нуклидов весьма полно представлены в ряде справочников [1, 4, 11-16] и международных базах данных. Поэтому в настоящем разделе мы лишь кратко представим качественное описание тех ядерных характеристик изотопов, на которых основаны основные принципы их получения, регистрации или возможных применений. К их числу помимо массы и заряда можно отнести радиус ядра, энергию связи, магнитный и квадрупольный моменты, спектр возбуждённых состояний, сечения ядерных реакций. [c.20]

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]

СВЯЗИ примерно пропорциональна массе ядра, составляя около 8,5 Мэе на единицу массы (считая за единицу Vie массы атома кислорода). У элементов же с большим атомным весом энергия связи отстает от этой пропорциональности, снижаясь до 7,5 Мэе на единицу массы. Наконец, для легких элементов этой закономерности не наблюдается. [c.460]

Материя как объективная реальность существует в двух формах вещество и поле. Обе формы находятся в тесной связи, проявляя в своих взаимопревращениях те глубокие внутренние противоречия, которые являются обязательным атрибутом всякого объективного существования. Веществом называют ту форму существования материи, в которой она проявляет себя прежде всего в виде частиц, имеющих собственную массу (масса покоя). Это материя на разных стадиях ее организации так называемые элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны), атомные ядра, атомы, молекулы, агрегаты молекул (кристаллы, жидкости, газы), минералы, горные породы, растительные ткани и т. д. Поле (гравитационное, электромагнитное, внутриядерных сил) — это форма существования материи, которая характеризуется и проявляется прежде всего энергией, а не массой, хотя и обладает последней. [c.5]

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]

Энергия отрыва последнего электрона от атомного ядра с зарядом Z составляет 1310 кДж/моль. Выразить эту энергию для азота в электронвольтах на связь. [c.50]

Полная масса атома называется его атомной массой и приблизительно равна сумме масс всех протонов, нейтронов и электронов, входящих в состав атома. Когда из протонов, нейтронов и электронов образуется атом, часть их массы превращается в энергию, которая выделяется в окружающую среду. (Этот дефект массы и есть источник энергии в реакциях ядерного синтеза). Поскольку атом невозможно разделить на составляющие его элементарные частицы, не подводя к нему извне энергию, которая эквивалентна исчезнувшей массе, эта энергия называется энергией связи атомного ядра. [c.18]

В 1912 г. Генри Мозли (1887-1915) обнаружил, что частота рентгеновского излучения, испускаемого элементами при бомбардировке электронным пучком, лучше коррелирует с их порядковыми номерами, чем с атомными массами. Закономерная взаимосвязь между порядковым номером элемента и частотой (или энергией) рентгеновских лучей, испускаемых элементом, определяется внутриатомным строением элементов. Как мы узнаем из гл. 8, электроны внутри атома располагаются по энергетическим уровням. Когда элемент бомбардируется мощным пучком электронов, атомные электроны, находящиеся на самых глубоких энергетических уровнях, или, иначе, электроны из самых внутренних оболочек (ближайших к ядру), могут вырываться из атомов. Когда внешние электроны переходят со своих оболочек на образовавшиеся вакансии, атомы излучают энергию в форме рентгеновских лучей. Рентгеновский спектр элемента (набор частот испускаемого рентгеновского излучения) содержит в себе информацию об электронных энергетических уровнях его атомов. В настоящий момент для нас важно то, что эта энергия зависит от заряда ядра атома. Чем больше заряд атомного ядра, тем прочнее связаны с ним самые внутренние электроны атома. Тем большая энергия требуется для выбивания из атомов этих электронов и, следовательно, тем большая энергия испускается, когда внешний электрон переходит на вакансию во внутренней электронной оболочке. Мозли установил, что частота испускаемого при этом рентгеновского излучения (ее обозначают греческой буквой ню , V) связана с порядковым номером элемента Z соотношением [c.311]

Наблюдаемая атомная масса равна 92,9064. Разница соответствует энергии связи ядра ниобий-93. [c.479]

В области высокоэнергетических взаимодействий на первый план выступают индивидуальные свойства атомов, молекул, ядер [32, 33]. Свойства атомов характеризуют величиной заряда ядра Ze (е - элементарный заряд, Z - атомный номер). Размеры атома определяются его электронной оболочкой. Порядок величин линейных размеров атома 10 см, поперечного сечения 10 1 см и объема Ю см . Масса атома равна произведению его массового числа на атомную единицу массы = М1,66 10 кг. Энергия связи электронов в атоме [c.41]

Для фотонного излучения с энергиями частиц более 1 МэВ, т.е. при энергии большей, чем энергия связи атомных электронов с ядром, наблюдается комптоновский эффект. В этом процессе фотоны как бы упруго сталкиваются со свободными или слабо связанными электронами, передавая им часть своей энергии и импульса. Изменение длины волны фотона при рассеянии на угол О равно [c.44]

Как показывает расчет, у средних элементов периодической системы с атомным номером от 30 до 80 полная энергия связи примерно пропорциональна массе ядра и составляет 8,7—8,0 Мэй на единицу массы [удельная энергия связи). У элементов же с более высоким атомным бесом указанная пропорциональность не [c.53]

Доказано, что в случае реакции, вызванной нейтроном, энергия связи нейтрона представляет большую (если не всю) часть этой энергии возбуждения. Однако, если даже массовые числа легко делящихся ядер отличаются мало, энергия связи может изменяться почти на 50%, отсюда и различие в способности делиться отдельных ядер. Это относительно большое изменение объясняется влиянием четно-нечетного члена в формуле для массы ядра. Если М А, 2) — масса ядра, содержащего А нуклонов, из которых 2 — протоны, то в атомных единицах массы [4] [c.11]

Изучение электронного строения атомов начинается с описания в рамках одноэлектронного приближения оболочечной модели. Переходя от теории атома к теории молекул, естественно сохранить ту же последовательность изложения. Под атомными функциями далее понимают функции, точка центрирования которых совпадает с ядром. Явный вид волновой функции в общем случае отличен от вида функции свободного атома. Будем считать, что атомная задача решена известны численные характеристики различных атомных величин, включая и значения орбитальных энергий. Особый интерес представляют слабосвязанные атомные электроны, волновые функции которых наиболее существенным образом деформируются в ходе образования химической связи. Разделение электронов на более и менее существенные не всегда однозначно, приходится делать те или иные допущения, справедливость которых впоследствии проверяется на уровне точных расчетов. Примером тому может служить исследование роли -электронов атомов переходных металлов в энергии связи молекул. [c.208]

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]

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 [c.40]

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]

Наряду с энергией связи и стабильностью ядер больщое значение в химических процессах имеют также магнитный и электрический моменты ядра. Спин ядра складывается из спинов нуклонов С/2Й) таким образом, что составляет четное или нечетное число, кратное исходному спину /гй. Поэтому спин ядра может для разных элементов меняться от О до 4,5. Он проявляется в сверхтонкой структуре атомных спектров и является основой метода ядерного магнитного резонанса. Так называемый квадрупольный момент ядра Q отражает асимметрию распределения заряда в ядре. Он особенно важен при взаимодействии между неполярными молекулами (например, молекулами СОг в газовой фазе). Q дает также информацию об отклонении ядра от сферической формы. [c.35]

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]

Энергия связи ядра приблизительно прямо пропорционально зависит от числа нуклонов, а энергия связи, приходящаяся на один нуклон, имеет максимальное значение при средних атомных массах. Поэтому средние по массе ядра стабильнее, чем ядра более легкие и более тяжелые. При Z > 4 все ядра нестабильные. [c.90]

Первый из них — фотоэлектрический эффект (рис. IX.1, а) — процесс, при котором фотон, падающий на атом, передает всю свою энергию какому-либо связанному электрону атома (чаще всего им оказывается наиболее близкий к ядру 7(Г-электрон). При этом нарушается равновесие, существующее между электроном и атомным остовом вещества, происходит разрыв связи электрон— атом. Оторванный электрон вылетает со скоростью V, определяемой разницей между энергией падающего у-кванта и энергией связи электрона в атоме [c.176]

Однако довольно быстро было обнаружено, что плотнейшей упаковкой электронов, отвечающей идеальной схеме заполнения оболочек, характеризуются лишь элементы первого и второго периодов. В дальнейшем осуществляется более рыхлая застройка оболочки. В третьем периоде остается незаполненной Зй-подоболочка (она заполняется в четвертом периоде), в четвертом Ad и 4f- е т. д. Это явление обусловлено энергетической выгодностью благородногазовых электронных структур, которые возникают преждевременно в ущерб, последовательному заполнению оболочек электронами. Иа основе первоначальной модели атома, которую предложил Н. Бор, невозможно было предсказать, начиная с какого атомного номера происходит заполнение той или иной электронной оболочки. Но тем не менее, исходя из общих соображений. Бор еще в 1923 г. [570] расшифровал электронные структуры большей части элементов и Ьысказал предположение, что в седьмом периоде, по аналогии с заполнением 4f-o6o-лочки в шестом периоде, должна происходить застройка 5/-оболочки. При этом Бор сделал существенное заключение, которое сводится к тому, что в определенной области значений заряда ядра энергии связи Ы- и 5/-электронов будут иметь гораздо более близкие величины, чем энергии связи Ъй- и 4/-электронов у лантаноидов. Как и в случае лантаноидов, вопрос о начале второго редкоземельного семейства вызвал длительную дискуссию. Различные авторы пытались теоретически, с помощью методов волновой механики подсчитать величину заряда ядра Z, при которой должен появиться первый 5/-электрои. Такие вычисления носят приближенный характер, и полученные значения Z у разных авторов колеблются от 91 до 96. Результаты этих расчетов приведены в хронологическом порядке в табл. 3.69. [c.387]

Однако рассматриваемое автоионизационное состояние молекулы перестает быть автоионизационным, если ядра удалить на достаточное расстояние. Действительно, энергия возбуждения нечетного состояния молекулярного иона резко убывает но мере увеличения расстояния между ядрами. Энергия связи возбужденного электрона, которая в первую очередь определяется движением электрона в кулоновском поле атомного остатка, слабо зависит от расстояния межу ядрами. Поэтому при некотором расстоянии между ядрами уровень энергии каждого из рассматриваемых состояний пересекается с термом молекулярного иона, т. е. при дальнейшем удалении ядер это состояние становится стабильным. [c.71]

Согласно этому соотношению уменьшение массы на 0,030376 а. е. м. при образозании ядра гелия из двух протонов и двух нейтронов соответствует выделению огромного количества энергии в 28, 2 МэВ (1 МэВ = 10 эВ). Отсюда средняя энергия связи в ядре на один нуклон составляет примерно 7 МэВ. Энергия связи нуклонов в ядре в миллионы раз превышает энергию связи атомов в молекуле ( 5 эВ). Поэтому-то при химических превращениях веществ атомные ядра не изменяются. [c.9]

Литий. Атом лития имеет один валентный электрон, поэтому молекула может иметь не больше двух связывающих электронов. Эти электроны спарены на низшей доступной для них молекулярной орбитали, о,. Следовательно, в молекуле Li2 имеется одна ковалентная связь. Длина этой связи (2,67 А) превышает длину связи в молекуле Н2 (0,74 А), потому что в молекуле лития связь образуется более протяженными атомными орбиталями сп = 2, анесп = 1. По этой же причине связь в слабее, чем в Н2 энергия связи в 2 равна ПО кДж мoль , а в Н2-432 кДж моль Ч Ядра атомов лития расположены дальше друг от друга, электронное облако распределено в большем объеме и силы притяжения между электронами и ядрами соответственно ослаблены. [c.525]

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]

В связи с этим будут изыскиваться любые способы и средства как снижения стоимости производства ЗПГ, так и ликвидации разрыва между спросом и предложением на них. Если вопросы техники безопасности производства термоядерной энергии будут решены положительно (а это, кажется, уже вполне реально), с освоением энергии расщепления атомного ядра и тер.моядерного синтеза откроются новые перспективы. Таким образом, сочетание электроэнергии и тепла, получаемого из термоядерных источников, позволит интенсифицировать процесс получения водорода из угля и воды для целей энергетики и промышленности. К тому Ж8 тепло атомных реакторов можно будет использовать для покрытия дефицита тепла эндотер-мических процессов газификации угля или сырой нефти. [c.216]

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]

Не следует забывать, что химия исследует вещество только в одном из аспектов. Изучая состав, химические свойства, способы получения твердых веществ, мы не можем обходиться без представления об их электронной конфигурации, кристаллической структуре, без знания закономерностей, которым подчиняются изменения физических свойств с изменением энергетического состояния вещества, словом без физической теории и без физических экспериментов. Химия, физика твердого тела и молекулярная биология — по определению физика-теоретика айскопфа — являются непосредственным следствием квантовой теории движения электронов в кулоновском поле атомного ядра. Все многообразие химических соединений, минералов, изобилие видов в мире организмов обусловливается возможностью расположения в достаточно стабильном положении сравнительно небольшого количества первичных структурных единиц — атомов — огромным количеством способов, диктуемых пространственной конфигурацией электронных волновых функций. Длина связи, т. е. межатомное расстояние,— это диаметр электронного облака, определяемый амплитудой колебания электрона в основном состоянии. Поскольку масса ядра во много раз больше массы электрона, соответствующая амплитуда колебания ядра во много раз (корень квадратный из отношения масс) меньше. Поэтому, как отмечает Вайскопф, ядра способны образовывать в молекулах и кристаллах довольно хорошо локализованный остов, устойчивость которого измеряется энергией порядка нескольких электронвольт, т. е. долями постоянной Ридберга. Местоположения ядер атомов, образующих остов кристалла, с большой точностью определяются методом рентгеноструктурного анализа. Таким образом, бутлеровская теория строения, структурные формулы в наше время получили ясное физическое обоснование. [c.4]

Новый метод исследования поля лигандов использует явление поглощения (или, наоборот, эмиссии) атомными ядрами Т -квантов. Наиболее существенное отличие этого метода от электронной спектроскопии состоит в проявлении очень резкого резонансного максимума, соответствующего энергетическим переходам при излучении. Уже относительное изменение энергии на 10 2 7-кванта достаточно для того, чтобы подавить резонанс. Однако это означает, что энергия отдачи ядра при поглощении у-кванта изменяет условия резонанса и подавляет его. Е 1958 г. Мёссбауэр при исследовании ядер Чг нашел условия ядерного резонанса с отдачей на весь кристалл. Энергия отдачи в условиях проявления эффекта Мёссбауэра вследствие прочной связи всех атомов в кристалле достаточно мала для того, чтобы обеспечить возможность резонансного поглощения 7-лу-чей. Тем самым становится возможной -спектроскопия с высокой разрешающей способностью. Даже эффект Допплера, обусловленный перемещением источника уизлучения со скоростью [c.128]