химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

магния возникают какие-то ядра, которые обладают р-активностью. Тщательное исследование этого явления показало, что при столкновении а-частиц с ядрами атомов обстреливаемых элементов происходит ядерная реакция, как, например,

Bi° + Не| = N? + л1. (5.2)

Образующееся ядро N13 неустойчиво и, испуская р-частицу, превращается в стабильный изотоп С13.

В последующие годы было разработано множество методов получения искусственных радиоактивных изотопов; число последних, как выяснилось, значительно превышает число естественных радиоактивных изотопов, из которых, к тому же, сравнительно немногие обладают достаточно выраженными радиоактивными свойствами. Именно это обстоятельство обусловило широкое проникновение радиоактивных методов в современную науку и технику.

Ядерные реакции. Общие положения. Ядерной реакцией называется процесс взаимодействия с ядрами химических элементов заряженных частиц (протонов, дейтеронов, ядер более тяжелых атомов и т. п.), нейтронов и ^-квантов, приводящий к изменению порядкового номера или массового числа (или того и другого одновременно).

Ядерные реакции идут обычно в две стадии. Первая стадия заключается в поглощении ядром обстреливающей частицы. При этом образуется промежуточное ядро, обладающее избытком энергии. Вторая стадия сопровождается распадом промежуточного ядра с образованием продуктов реакции. В том случае, если продукты реакции также обладают избытком энергии, образуются радиоактивные изотопы.

Ядро, обладающее избытком энергии, может освобождаться от нее, испуская, например, электрон. В этом случае образуется р-радиоактивный изотоп. Энергия может высвобождаться в виде у-кванта — это соответствует образованию у-радиоактивного элемента.

Часто наблюдается распад образовавшихся возбужденных ядер по нескольким схемам — так называемая радиоактивная вилка. Так, при взаимодействии ядра атома изотопа меди Си63 с дейтероном. (ядром атома дейтерия) образуется промежуточное ядро изотопа цинка, которое может распадаться по нескольким схемам:

Си** + н? ^ [ZnSS]

Znfo + у Znfo + п\

Си!49 + Н! (5.3)

Nils + Не4 Cug + Н?

Из числа продуктов ядерной реакции (5.3) Zn№, Си64 и Си62 являются радиоактивными изотопами, которые, распадаясь, превращаются в стабильные изотопы галлия и цинка.

Важнейшей характеристикой ядерных процессов считаются энергетические изменения, происходящие в результате реакции. Эти изменения выражаются изменением массы продуктов реакции по сравнению с массой исходных компонентов. В соответствии с этим ядерные реакции делятся на экзоэнергетическиеи эндоэнерге-тические» Если в результате реакции произошло уменьшение массы покоя продуктов реакции по сравнению с массой покоя исходных компонентов, то реакция является экзоэнергетической. В противном случае реакция относится к эндоэнергетическим.

В качестве примера подсчета баланса масс рассмотрим реакцию взаимодействия азота с а-частицами (5.1). Масса азота в атомных единицах равна 14,00751; масса гелия в этих же единицах составляет 4,00387; сумма масс исходных компонентов реакции составляет, следовательно, 18,01138. Сумма масс О17 и Н1 будет равна 17,00453 + 1,00814 = = 18,01267. Таким образом, в результате реакции масса покоя увеличилась на 0,00129 массовой единицы, и, следовательно, реакция Резерфорда отйосится к классу эндоэнер-гетических. Примером экзоэнергетической реакции может служить синтез гелия при взаимодействии лития- с протонами:

1лз+Н|-*2Не?.

Сумма атомных масс компонентов реакции равна 7,0182 + 1,0081 —8,0263; сумма масс продуктов реакции равна 4,0039 х 2 = 8,0078. Разность составляет 0,0185.

Не всякое взаимодействие частицы с ядром вызывает ядерную реакцию. При бомбардировке ядра частицей может возникать эффект упругого рассеяния, при котором частица, столкнувшись с ядром, не внедряется в него, а лишь изменяет свою энергию. Естественно, столкновения, приводящие к ядерным реакциям, называются неупругими.

Ядерные процессы так же, как и химические, характеризуются выходом продуктов реакции. В данном случае под выходом подразумевается отношение количества образовавшихся в результате реакции новых ядер к общему числу частиц, являющихся «снарядами». Как правило, выход ядерных реакций весьма маЛ. Только небольшая часть частиц, направленных на мишень, вступает во взаимодействие с ядром. Малый выход ядерных реакций объясняется, прежде всего, чрезвычайно малым размером ядра по сравнению с размерами атома (отношение сечения площади ядра к сечению площади атома имеет порядок Ю-9). Кроме того, большое влияние на выход реакции оказывает электростатическое отталкивание, которое испытывает заряженная частица со стороны одноименно заряженного ядра.

Вероятность X протекания ядерной реакции в мишени данного элемента за единицу времени пропорциональна потоку Ф бомбардирующих частиц:

Х = оФ. (5.4)

Коэффициент пропорциональности а при условии, что поток относят к числу частиц, проходящих за 1 с через поперечную потоку площадку в 1 см2, имеет размерность площади (см2) и называется эффективным поп

страница 28
< 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]

 

 

Реклама
печать для витрин
наклейка на номер от камер
Посуда Круглые
купить сервировочный столик на колесах

Рекомендуемые книги

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.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)