![]() |
|
|
Применение изотопов в химии и химической промышленностиижения частиц, близких к скорости света. * Масса электрона значительно меньше масс нуклонов: отношение масс протона и электрона составляет 1836,13. Поэтому вся масса атома практически сосредоточена в его ядре. Отсюда массовое число А связано с порядковым номером простым соотношением A=,p + n = Z + nf' (1.2) где п •— число нейтронов в ядре. Помимо близости- мас^стгодство^ протона и нейтрона заключается также и в равенстве спинов (1/2) и особенно ?— в возможности ^а^мопрой!воЛьного превращения нейтрона в протон. Облада'яГнесколько*" большей массой, а следовательно, и энергией покоя, изолированный нейтрон характеризуется более неустойчивым по сравнению с изолированным протоном состоянием. Поэтому изолированный нейтрон с периодом полураспада около 13 мин превращается в протон с образованием электрона е и антинейтрино v': ft-^p + e + v' + Oje МаВ*. (1.3) Обратный процесс превращения протона в нейтрон, сопровождающийся образованием позитрона е+ и нейтрино v, p-*n + e+ + v—1,80 МэВ (1.4) требует затраты энергии и поэтому не может идти самопроизвольно. Однако наряду со значительным сходством в свойствах протона и нейтрона имеется ряд различий первое и самое существенное из которых заключается в oтсyтствии заряда.- Значительно различаются магнитные моменты протона (2,7928 ) и нейтрона (—1,9130; знак минус обусловлен тем, что у нейтрона магнитный момент и механический момент импульса направлены противоположно). Отсутствие заряда у нейтрона обусловливает существенно различные характеристики прохождения через вещество потоков нейтронов и протонов: проникающая способность первых во много раз выше, чем вторых, так как электростатическое взаимодействие протонов с элементарными частицами вещества приводит к значительной потере их энергии. Изотопы. Очевидно, что число протонов в ядре атома однозначно определяет положение данного элемента в периодической системе элементов. Кроме того, число протонов определяет количество электронов нейтрального атома и, таким образом, обусловливает химические свойства этого атома. Однако при одном и том же Z (а следовательно, и р) атомы могут иметь различные величины п. Таким образом, в одной клетке периодической системы возможно 'сосуществование атомов с различными массовыми числами. Химические элементы, имеющие один и тот же порядковый номер, но различную атомную массу, называются изотопами. Строение электронных оболочек также определяется зарядом ядра атома. Вот почему число и расположение валентных электронов у изотопов одного элемента будут практически одинаковы. Отсюда следует тождественность химических свойств этих изотопов. Специфические же свойства ядер атомов этих изотопов, являющиеся функцией атомной массы (устойчивость, радиоактивность и другие), могут существенно различаться. Тонкое исследование свойств изотопов химических элементов показывает, что имеется все же некоторое различие в строении электронных оболочек изотопов одного и того же элемента. Однако различия эти не столь велики, чтобы вызвать заметные расхождения в химических свойствах этих изотопов. Из соотношения (1.2) следует также, что возможно существование ядер, характеризующихся одинаковыми массовыми числами А, но различными порядковыми номерами* Такие ядра называются изобарными, а отвечающие им химические элементы ?— изобарами. Ядра, содержащие одинаковые числа нейтронов, но различные числа протонов, называются изотонными, а отвечающие им элементы •— изотонами. Принято массовое число изотопа обозначать индексом вверху справа от химического символа элемента. Так, изотоп водорода с массовым числом два обозначается Hi*(нижний индекс обозначает порядковый номер элемента); изотоп * Тяжелый изотоп водорода называется дейтерием (химический символ D); сверхтяжелый изотоп водорода — тритием (Т), легкий изотоп водорода —. протием; в химии изотопов под термином «водород», если не дается необходимых оговорок, понимают Н1. хлора с массовым числом 35 <—Clif, а с .массовым числом 37 •— Cli7.- Впрочем, поскольку химический символ элемента однозначно определяет его порядковый номер, чаще всего нижние индексы не приводят, т. е. обозначают изотопы следующим образом: Н2, CI85, С137 и т. д. 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: ? = с2Дт, (1.5) где Am — дефект массы, т. е. разность между суммой масс нуклонов, составляющих данное ядро, и массой этого ядра. Если обозначить массы протона и нейтрона соответственно через тр и mn, то масса нуклонов, входящих в ядро атома (2т), будет составлять 2 т = Zmp -f (А •— Z) тп. Энергия же ядра, вычисляемая с помощью дефекта массы Дт == — 2т — mz, где mz — масса ядра, будет определяться соотношение |
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 |
Скачать книгу "Применение изотопов в химии и химической промышленности" (1.75Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|