химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

м

Е = {[Zmp + {A—Z) тп] — mz) Л (1.6)

Соотношение (1.6) позволяет рассчитать удельную энергию связи нуклонов в ядре, которая представляет собой долю энергии связи, приходящуюся на один

Е

нуклон, т. е. Ed — р+ п- Так, для ядра гелия

\(2mD + 2т„) — m„J с2

Ed = 1 Р —-А ^— = 7,06 МэВ. - Удельная энергия связи нуклонов закономерно изменяется в зависимости от массового числа, о чем свидетельствует рис. 1. Как видно из рисунка, удельная энергия связи растет с увеличением массового числа, достигая максимального значения в области массовых чисел, равных 50 (приблизительно 8,7 МэВ). Далее с ростом массового числа удельная энергия падает и у последних элементов периодической системы она составляет 7,5 МэВ.

Энергия связи нуклонов в ядре может характеризоваться также величиной коэффициента упаковки— доли дефекта массы, приходящейся на один нуклон:

Наиболее высоким значениям удельной энергии связи будут соответствовать минимальные значения множителя /. На рис. 2 представлена зависимость упаковочного множителя от массового числа. Упаковочный коэффициент, имеющий сравнительно высокие значения для ядер с малым массовым числом, при увеличении^ быстро убывает и в диапазоне массовых чисел от 40 до 200 претерпевает незначительные изменения. Отрицательное значение коэффициента упаковки означает, что атомная масса изотопа меньше, чем ближайшее целое число, т.' е. в процессе образования ядра этого изотопа высвободилась энергия. Таким образом, ядра, характеризующиеся отрицательными значениями /, обладают большей устойчивостью по сравнению с ядрами, у которых / положителен. Обращает на себя внимание, что некоторые легкие ядра: Не4, С12, О16 выпадают из приведенной на рис. 2 закономерности. Упаковочные множители у них аномально малы, т. е. устойчивость выше, чем та, которой они должны были бы характеризоваться в случае, если бы зависимость /— А была совершенно монотонной. Бросается в глаза, что все эти «аномальные» ядра имеют массовые числа, кратные четырем.

У всех легких элементов периодической системы атомная масса почти точно равна удвоенному порядковому номеру. Это означает, что число протонов в ядрах наиболее распространенных изотопов этих элементов равно числу нейтронов. На рис. 3 изображена зависимость числа нейтронов в ядрах атомов естественных изотопов химических элементов от числа протонов (или, что одно и то же, порядкового

номера). Как видно из рисунка, до элемента с Z = 20 зависимость п>— р практически совпадает с прямой,, идущей под углом 45°, т. е. у всех элементов по Z = 20 п = р. Далее у всех элементов число нейтронов превышает число протонов, причем кривая, характеризующая зависимость п«— р, по мере увеличения р (Z) все больше отклоняется от прямой,

идущей под углом 45° и характеризующей равенство нейтронов и протонов в ядрах атомов, т. е.

so

отношение — обладает Р

so

четко выраженной тенденцией к увеличению с ростом Z. У тяжелых естественных радиоактивных изотопов отношение ~ во всех случаях

20

JO

превышает 1,5. Нетрудно заметить качественную связь между величиной — и стабильнос-Р

тью атомного ядра; объяснение этой связи будет дано в разделе, посвященном ядерным силам.

Ядерные силы. Взаимодействие между нуклонами в ядре. Изучение энергетических характеристик нуклонов в атомных ядрах показывает, что природа сил, которые обусловливают взаимодействие между нуклонами, приводящее к образованию ядра, существенно иная, чем в случае электростатического или гравитационного взаимодействия. Прежде всего, эти силы действуют на чрезвычайно малых расстояниях, на которых осуществляется взаимодействие: порядка 2—3 * 10~1S м. На этих расстояниях ядерные силы во много раз превышают силы электростатического взаимодействия. Однако, в отличие от последних, с увеличением расстояния между нуклонами ядерные силы убывают обратно пропорционально не квадрату расстояния, а гораздо более высоким степеням.

Существование ядерных сил притяжения между нуклонами легко доказать, рассматривая закономерности изменения энергии нуклонов в простых ядрах. Очевидно, что возможны три типа взаимодействия в ядре: между протоном и нейтроном (р«— п), протоном и протоном (р •— р) и нейтроном и нейтроном (п •— п).

Большая устойчивость ядра атома тяжелого изотопа водорода дейтерия ?— дейтерона показывает, что взаимодействие р •— п характеризуется значительной энергией. Сопоставляя энергетические характеристики нуклонов в ядре атома сверхтяжелого изотопа водорода Н8<—тритоне, состоящем из одного протона и двух нейтронов, и в ядре легкого изотопа гелия Не3, состоящем из двух протонов и одного нейтрона, можно вывести суждение о характере взаимодействия р ?— р и п •— п. Выяснилось, что силы притяжения при взаимодействиях всех трех родов практически равны, впрочем, сила взаимодействия р <— р несколько меньше по сравнению с остальными из-за электростатического отталкивания одноименно заряженных протонов.

Весьма плодотворной для уяснения особенностей ядерных сил явилась мезонная теория, выдвинутая и развитая Юкавой. Соглас

страница 3
< 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
заказ лимузина цены
корректировка спидометра infiniti
Настенные часы Rhythm купить
решетка вр-к

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
(19.02.2017)