Стабильность ядер

Стабильность ядер зависит от числа протонов и нейтронов, входящих в их состав, и от их соотношения. В максимально устойчивых ядрах легких элементов на один протон приходится один нейтрон, т. е. соблюдается соотношение [c.23]

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]

Нестабильная (устойчива в составе стабильных ядер атомов) [c.5]

Ядерные реакции встречаются и в природе. Такие реакции могут протекать как под влиянием различного рода излучений радиоактивных ядер, находящихся в верхних геосферах Земли, так и при взаимодействии различных ядер с нейтронами, образуемыми космическим излучением в атмосфере. Эти процессы могут приводить к образованию радиоактивных ядер с короткими периодами полураспада, а также создавать стабильные ядра. Распад радиоактивных элементов и образование стабильных ядер является единственной причиной наблюдаемых изменений в распространенности ряда элементов, а также причиной локальных изменений изотопного состава элементов в природе. Например, распространенность урана и калия все время снижается, а их изотопный состав с течением времени изменяется. [c.22]

В определении верхней границы системы, помимо физических проблем, связанных со стабильностью ядер, существуют и химические проблемы, обусловленные строением и энергетикой валентных электронных оболочек. Уже у актиноидов была отмечена конкуренция 5/- и 6< -орбиталей, что приводит к многообразию и сравнимой стабильности различных степеней окисления элементов. [c.451]

На рис. 180 представлена протонно-нейтронная диаграмма изотопов. Как видно, составы стабильных ядер образуют на диаграмме сравнительно узкую полосу, называемую полосой устойчивости. Из рис. 180 можно сделать следующие выводы [c.410]

В изменении свойств ядер атомов также найдена своеобразная периодичность. На этой основе высказываются соображения о повышенной стабильности ядер с числом протонов 114 и 126 и с числом нейтронов 184. Поэтому можно ожидать практической возможности синтеза сверхтяжелых элементов № 114 с массовым числом 298 и № 126 с массовым числом 310. Считается, что область вблизи Z = 114 более всего перспективна в этом отношении [102]. [c.85]

Принцип Паули имеет еще одно важное следствие, предсказывая, что ядра, образованные чётным числом протонов и четным числом нейтронов, будут обладать особенно высокой стабильностью. Данной совокупности квантовых чисел, характеризующих состояния частиц в пространстве, могут отвечать только два протона и два нейтрона со спинами, направленными противоположно друг другу. Совокупность двух протонов и двух нейтронов представляет собою подобие завершенной подоболочки. Особенно высокой стабильности ядер следует ожидать в тех случаях, когда нуклоны характеризуются одинаковыми пространственными координатами. Это возможно в случае, если количество протонов и нейтронов в ядре одинаково. [c.14]

Классификация стабильных изотопов. Одним из наиболее естественных признаков, положенных в основу классифицирования изотопов, является стабильность ядер. В соответствии с этим изотопы делятся на стабильные и радиоактивные. К первым относятся изотопы, ядра атомов которых не претерпевают самопроизвольных изменений в течение сколь угодно долгого времени. К радиоактивным относятся изотопы, ядра атомов которых самопроизвольно распадаются. Относительность такого классифицирования следует уже из рассмотрения тоннельного эффекта распада ядра, приведенного в предыдущей главе. В гл. 4 этот вопрос будет рассмотрен подробнее. [c.16]

Полоний не имеет стабильных ядер, наиболее долгоживущим изотопом является ° Ро с периодом полураспада 103 года. Существуют две аллотропные модификации а-форма, устойчивая ниже 70° и принадлежащая к кубической сингонии, и ромбоэдрическая р-форма обе имеют в структуре 6 атомов с наименьшим расстоянием 3,35 А. Считается, что эти модификации образованы деформацией формы с плотнейшей упаковкой (разд. 4 настоящей главы). Обе модификации проявляют металлическую проводимость, величина сопротивления имеет промежуточное значение между сопротивлением висмута и сурьмы. [c.107]

Возникла любопытная гипотеза рождение сверхновой звезды объяснялось космическим термоядерным взрывом, в котором из стабильных ядер, наглотавшихся нейтронов, образовывалось значительное количество калифорния-254 длительное послесвечение звездной материи объяснялось энергией распадающегося калифорния. [c.427]

Выгорание стабильных ядер мишени при облучении большими потоками нейтронов (например в каналах реактора) можно учесть введением зависимости п от плотности потока нейтронов Ф и времени облучения 1 [c.10]

В природе встречаются все типы стабильных ядер. Их относительная распространенность может изменяться в широких пределах — в 10 раз. Определение распространенностей изотопов было проведено рядом авторов, и полученные результаты использовались для объяснения процесса образования элементов [16, 1968] подобные измерения большей частью осуществлялись в области спектро-аналитических астрономических наблюдений и неорганической химии. Чувствительность масс-спектрометрического анализа образцов, приготовленных в удобной для изучения форме, высока, однако необходимо признать, что этот метод не является во всех случаях лучшим или наиболее чувствительным. Часто обычные химические методы оказываются более приемлемыми. Например, наличие некоторых химических соединений в воздухе легче устанавливается при пропускании больших количеств образца через соответствующий реагент при этом нет необходимости проводить обогащение для повышения чувствительности обнаружения примесей. Радиоактивные изотопы с гораздо большей чувствительностью обнаруживаются путем регистрации излучения, чем методом масс-спектрометрии. Так, например, в мл тяжелой воды, полученной из 13 ООО т поверхностных вод Норвегии, была определена молярная доля трития, равная 3,2-10 , что позволило установить мольную долю трития в водороде этих вод, равную 10 [797]. Масс-спектро-метрический метод не обладает подобной чувствительностью. Однако преимущества его в определении относительной распространенности изотопов элементов неоспоримы. В настоящей главе будут рассмотрены подобные измерения, а также измерения относительных количеств различных положительных осколочных ионов в масс-спектрах химических соединений. Применение метода анализа изотопного состава рассмотрено в конце настоящей главы, применение в химическом анализе обсуждено в гл. 8. [c.70]

Поскольку в активационном анализе используется возбуждение стабильных ядер элементов при облучении потоками ядерных частиц, то 1934 г.—год открытия искусственной радиоактивности — важная веха в истории возникновения активационного анализа. Как известно, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри впервые обнаружили искусственную радиоактивность при облучении алюминия а-части-цами полония. А уже через год после открытия искусственной радиоактивности было исследовано более 50 радиоактивных изотопов, которые получили главным образом при облучении различных веществ нейтронами. Дальнейшее исследование искусственной радиоактивности довольно скоро привело к перво.му практическому использованию ее в целях анализа. [c.6]

В активационном анализе в аналитических целях используется возбуждение (активация) стабильных ядер определяемых элементов при облучении анализируемых материалов потоками ядерных частиц и у-квантов. Поэтому развитие активационного анализа тесно связано с успехами ядерной физики. Как известно, в арсенале современной ядерной физики имеются разнообразные источники интенсивных потоков ядерных частиц в широком интервале энергий, которые используются для возбуждения атомных ядер и исследования ядерных взаимодействий. [c.25]

Как видно из табл. 1, эти реакции в большинстве случаев приводят к образованию стабильных ядер или радиоактивных изотопов с большим периодом полураспада и малой энергией Р-излучения. Вследствие этого указанные 30 [c.30]

Поскольку а-частица уносит с собой положительный электрический заряд, то при вылете из ядра она должна преодолеть потенциальный куло-новский барьер. Вероятность её туннелирования через него сильно (экспоненциально) зависит от энергии вылетающей частицы, в результате чего для разных ядер период полураспада может изменяться в очень широких пределах. Например, период полураспада для Ро составляет 3 10 с, а для изотопа Се и ряда других — более, чем 10 лет. Отметим, что на вероятность распада в ряде случаев влияет и существование другого барьера — центробежного, возникающего, если частица покидает ядро с отличным от нуля угловым моментом. Энергия связи а-частиц i—Q) практически для всех бета-стабильных ядер с Л > 150 отрицательна, т. е. все такие ядра должны быть радиоактивны. Однако во многих случаях их время жизни слишком велико и а-распад наблюдать не удаётся. [c.27]

Отсутствие стабильных ядер с атомными номерами 5 и 8, а также играющие теперь существенную роль кулоновские барьеры тормозят образование элементов с Л = 7 и сильно подавляют формирование более тяжёлых изо- [c.59]

Рис. 3.5.4. а) распространённости стабильных элементов как функции массового числа А (нормированные так, что распространённость кремния [81] = 10 атомов). Прямые крестики — распространённости г-элементов на Солнце, косые крестики — распространённости, полученные в результате /3-распада элементов, возникших в г-процессе во время взрывного горения гелия, б) то же, что (а), но с учётом последуюш их а-распадов тяжёлых /3-стабильных ядер [c.81]

При облучении тепловыми нейтронами в ядерном реакторе основной реакцией является радиационный захват нейтрона Х(п,7) + Х. Продукт реакции имеет избыток нейтронов и обычно является / -эмиттером. По -активности или по сопутствующему гамма-излучению может быть определено исходное количество стабильных ядер интересующего нуклида, а если его содержание в смеси изотопов известно, то и общее содержание элемента. Необходимо учитывать и другие реакции (п,р), (п,о ) и (n,f). Первые две реакции, как правило, протекают на нейтронах с повышенной энергией, но для некоторых лёгких ядер проходят и на тепловых нейтронах. Последняя реакция деления на тепловых нейтронах может быть использована для определения делящихся изотопов урана и плутония в природных объектах, а при использовании быстрых нейтронов — для анализа других нуклидов актинидов. [c.110]

В некоторых случаях нейтронный активационный анализ оказывается недостаточно эффективным из-за образования при облучении короткоживущих радионуклидов или же, наоборот, очень долгоживущих или даже стабильных ядер. В этом случае используют активационный анализ под действием фотонов большой энергии. Образование таких фотонов происходит после торможения пучка ускоренных электронов на мишени из вольфрама или молибдена. При облучении пучком таких тормозных фотонов мишени из исследуемого материала происходит реакция ядерного фотоэффекта Х (7, п) Х. Продуктом этой реакции является нейтронно-дефицитное ядро X, которое распадается либо с испусканием позитрона, либо с захватом электрона. Как правило, в результате распада получаются ядра в возбуждённом состоянии, испускающие один или несколько гамма-квантов. По этой причине определение активности продуктов реакции обычно проводят по гамма-активности на гамма-спектрометрах. [c.110]

В то же время можно полагать, что если фундаментальное теоретическое предсказание о существовании острова стабильности сверхтяжёлых элементов верно, то стабильность ядер по отношению к спонтанному делению будет увеличиваться при приближении к оболочке N = 184. Поскольку соотношение протонов и нейтронов в этих нуклидах близко к линии /5-стабильности, они должны быть более стабильными также и к -распаду. В этом случае а-распад становится основным способом распада. После испускания а-частицы дочернее ядро А — 4 и Z — 2) также будет испускать а-частицы. Последовательные а-распады будут происходить до того момента, когда наступит ситуация когда Т < Тзр. Последовательная цепочка распада окончится образованием спонтанно делящихся ядер. [c.52]

На рис. 11.3.5 представлены экспериментальные значения времён жизни Та) и энергий а-распадов Qa) для Z-чётных нуклидов с Z > 108 в сравнении со значениями, рассчитанными по макроскопической-микроскопической модели. Можно видеть, что полученные на сегодня экспериментальные данные подтверждают теоретические предсказания значительного увеличения стабильности ядер вблизи деформированной оболочки Z = 108, N = 162. Также подтверждается ожидаемое для изотопов с Z = 112-118 и N 170 повышение стабильности, обусловленное влиянием сферической оболочки N = 184. При этом экспериментальные значения Qa для изотопов с Z = ПО-118 на 0,1-0,5 МэВ ниже расчётных, и, соответственно, времена жизни в 2-10 раз больше теоретически предсказанных. [c.59]

Превращение в более легкие продукты является, видимо, ступенчатым процессом твердые вещества- тяжелое масло— среднее масло-чэ-легкое масло- газ. Циклический характер средних масел остается, повидимому, тем же самым, независимо от степени превращения тяжелых масел в легкие продукты. Заключение о связи углерод—л глерод в угле, выведенное из природы средних масел, применимо к большей части углерода, находящегося в тяжелых маслах. Углерод в нерастворимом остатке, особенно при обработке в жестких условиях, по всей вероятности, должен находиться в соединениях другого типа, чем углерод в тяжелых маслах. Хотя общая природа углеродных и кислородных связей тяжелых масел может быть выведена из характеристики состава средних масел независимо от степени прохождения реакции, относительное распределение размеров стабильных ядер достигается только тогда, когда не происходит значительного крекинга или разрыва связей углерод—углерод, то есть при таких условиях, когда не образуется большого количества газообразных углеводородов. Это означает, что даже в случае битуминозных углей 60—70% углерода угля может быть превращено в растворимые продукты, из которых 40 или более процентов могут перегоняться без заметного образования углеводородных газов [26, 27]. [c.298]

Наши знания о силах, управляющих стабильностью ядер, быстро возрастают. Ведется большая работа по выявлению условий повышения устойчивости ядер. Это дает основание полагать, что верхняя граница системы элементов Менделеева со временем будет все больше отодвигаться. [c.79]

В определении верхней границы системы помимо физических проблем, связанных со стабильностью ядер, существуют и химические проблемы, обусловленные строением и энергетикой валентных электронных оболочек. Уже у актинидов бы.ла отмечена конкуренция 5/- и 6(/-орбиталей, что приводит к мЕЮГообразию и сравнимой стаби.льности различных степеЕЕвй окисления э.лементов. У элементов № 105—107 конкурируют 6d-, 7s (и даже 7р-)-оболочки. Эта тенденция должна 6Е)ЕТЬ еще более ярко выражена в 8-м периоде. [c.518]

Особенности распространения изотопов в Солнечной системе также обнаруживают тесную зависимость от качественного и количественного составов атомного ядра. На рис. 6 изображена зависимость относительного распространения химических элементов в Солнечной системе от порядкового номера. Обращает на себя внимание четко выраженная тенденция к уменьшению распространенности с повышением порядкового номера (а следовательно, и массового числа). Во всех случаях элемент с нечетным 2 распространен в меньшей степени, чем два соседних элемента с четн порядковым номером. Это является следствием отмечавшейся в предыдущей главе повышенной стабильности ядер, содержащих четное число нуклонов. Хотя в данном случае водород и гелий являются абсолютно преобладающими эл ментами (что не удивительно, поскольку основная масса [c.21]

НЕЙТРОН (англ. neutron, от лат. neuter-ни тот, ни другой), электрически нейтральная элементарная частица (символ и), входящая наряду с протонами (j>) в состав практически всех атомных ядер. Общее название Н. и протонов в атомном ядре - нуклоны. Н. открыт в 1932 Дж. Чедвиком. Число Н. N в атомном ядре равно разности массового числа А и заряда ядра Z N = А — Z для стабильных ядер легких и средних элементов N примерно равно числу протонов Z для тяжелых стабильных ядер Nb 1,3-1,5 раз больше Z. [c.205]

Теоретич. расчеты показывают, что наряду с известными к настоящему времени 288 стабильными нуклидами разл. элементов может существовать ок. 7,5 тыс. радионуклидов с Т,,2 ок. 1 мс. Стабильность ядер к радиоактивным превращениям определяется соотношением в них числа протонов и нейтронов для легких стабильных ядер это отношение близко к 1, по мере роста Z отношение числа протонов и нейтронов в стабильных ядрах приближается к 1 1,5. Для легких элементов удается синтезировать радиоактивные ядра, в к-рых отношение числа нейтронов к числу протонов составляет 2,5-3 ( С, N) и даже 5 ( Н). Установлено, что у элементов с Z 1 относительно устойчивы радионуклиды, в ядрах к-рых содержится четное число йейтронов. [c.163]

До сих пор мы сосредоточивали свое внимание главным образом на ядрах и внутренних электронах. Заряд ядер определялся по рассеянию а-частиц, по стабильности ядер, но их составу в опытах с радиоактивными иревраще-ниями элементов или по их массе в опытах по отклонению частиц в полях. Сведения относительно некоторых электронов, расположенных вблизи ядра, получались из рентгеновских спектров. Чтобы завершить эту картину, необходимо более детально рассмотреть свойства остальных электронов, расположенных на внешних оболочках. Эти сведения можно получить ири пзу-чепии оптических спектров атомов. [c.218]

Вывод уравнения (9.8) сделан без учета уменьшения количества ( выгорания ) исследуемых стабильных ядер (A j) в пробе при облучении, поскольку Бьнора-ние незначительно и заметно только для изотопов с большим сечением взаимодействия и при длительных облучениях. Было также принято, что плотность потока активирующих частиц во время облучения не меняется. [c.4]

Основные научные исследования посвящены химии радиоактивных элементов. Первым высказал (1914) гипотезу о существовании островков относительной стабильности ядер сверхтяжелых трансурановых элементов и предпринял попытки обнаружить такие элементы в объектах космического происхождения. Пытался сформулировать (1911) общие законы радиоактивного распада. Искал взаимосвязь между спектральными переходами, фосфоресценцией и строением электронной оболочки химических элементов. Высказал предположенпе (1926) о продолжении периодической системы за счет долгоживущих изотопов с 2=108- 110. Проводил (1910) исследование радиоактивности природных вод в Латвии. [269а] [c.452]

Известно, что имеется 36 стабильных ядер, принадлежащих 24 элементам, которые имеют изомерные состояния с периодом полураспада больше 1 сек. Лукенс и др. [111, 120] исследовали возможность возбуждения изомерных уровней тормозным излучением от линейного ускорителя электронов, дающего электроны с энергией 3 Мэе при токе пучка 1 ма. В табл. 7 приведен список изомеров, возбуждаемых с помощью фотоактивации при облучении не более 1 ч и имеющих при этом достаточно высокую удельную активность [>50 имп мин г). Активность измеряли с помощью сцинтилляционного счетчика с колодцем, в который помещали облученный образец. [c.85]

СаЗб. Pollard E., Массы стабильных ядер от Ne до Ге. (Сравнение величии, полученных ири превращениях ядер и при помощи масс-спектрометра.) Там же, pp. 1186—1187. [c.614]

Из формулы (1.3.3) следует, что при фиксированном заряде ядра энергия связи достигает максимума при определённом значении А, которому и соответствует массовое число стабильных ядер изотопов одного семейства Z. Связь между Z А для них даётся следуюш,им приближённым выражением [c.22]

Это соотношение и объясняет тот факт, что при малых массовых числах наиболее устойчивы изотопы с Z = N = А/2 (как, например, С или ) Ы). У устойчивых тяжёлых ядер число нейтронов N всегда несколько превышает Z, чтобы скомпенсировать действием ядерных сил электростатическое рассталкивание протонов. Из (1.3.3) и (1.3.4) также вытекает, что наиболее устойчивыми будут чётно-чётные ядра, что и определяет суш,ествование большого числа стабильных изотопов с чётным Z, о чём говорилось ранее. При отклонении заряда ядра или массового числа от области стабильности энергия связи уменьшается и становится отрицательной, вследствие чего атомное ядро теряет устойчивость и оказывается способным к самопроизвольному превраш,ению в ядра с другими А ц. Z. Более того, поскольку притяжение нуклонов пропорционально А, а энергия электростатического взаимодействия пропорциональна Z , то при больших Z энергия связи ядра всегда будет отрицательна, чем объясняется отсутствие стабильных ядер с > 83. Отметим, что формула (1.3.3) относится к энергии связи основного, наинизшего состояния ядра. Возбуждённые же состояния ядра, как и возбуждённые состояния электронов в атомных оболочках, неустойчивы сами по себе и подвержены спонтанному распаду в основное состояние с испусканием одного или нескольких гамма-квантов. Однако, поскольку энергия связи нуклонов в ядре при возбуждении суш,ественно уменьшается, то возбуждённое ядро может также превратиться в другое ядро путём испускания каких-либо частиц. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология