химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

но мезонной теории, каждый нуклон окружен мезонным полем, посредством которого он взаимодействует с другими нуклонами. Подобно тому, как электрическое взаимодействие связано с переносом фотона от одного заряженного объекта к другому, возникновение ядерных сил, согласно мезонной теории, обусловлено переносом частицы, названной мезоном. Свойствам этой частицы хорошо удовлетворяет открытая в 1947 г. частица с массой, равной 270 электронным массам, и названная л-мезоном.

К четко выраженным особенностям ядерных сил относится насыщение. Эта особенность не может быть объяснена только взаимодействиями, по своей природе подобными электрическим. Поэтому в теории ядерных сил значительное место занимают представления об обменном взаимодействий между нуклонами, согласно которым возможно превращение протона в нейтрон путем отдачи положительного я-мезона, причем последний присоединяется к нейтрону, в результате чего образуется протон: +

п + р. Аналогично возможен переход нейтрального я-ме-зона от протона к протону либо от нейтрона к нейтрону. Суммарная энергия системы нуклон <— нуклон при таких переходах остается, естественно, неизменной. Квантово-механический анализ показывает, что обменные превраще

ния объясняют ряд проблем, связанных, во-первых, со стабильностью ядер, а во-вторых, с насыщаемостью ядерных сил. Так, находит объяснение отмеченный выше факт уменьшения стабильности атомных ядер с увеличением отношения ~. Действительно, электростатические силы взаимодействия между двумя протонами, в отличие от ядерных сил,

не являются силами насыщения. Поэтому каждый протон отталкивает любой из остальных протонов, входящих в состав ядра. Вот почему с увеличением порядкового номера силы электростатического отталкивания быстро увеличиваются. Хотя наличие нейтронов в ядре в какойР*?4. Потенциальная энер- т0 степени Уменьшает силы от-гия частицы в ядре. талкивания, однако быстрый

рост последних приводит в конце концов к весьма заметной неустойчивости ядер. Действительно, расчет показывает, что, например, в Bi209 энергия отталкивания протонов на порядок превышает значение этой величины для Са40.

Стабильность ядра характеризуется также вероятностью, с которой может произойти распад этого ядра. Зависимость потенциальной энергии частицы в зависимости от ее расстояния от центра ядра описывается кривой, изображенной на рис. 4. Положительные участки соответствуют отталкиванию частицы от ядра, отрицательные >— притягиванию. Участок а — b кривой рис. 4 отвечает кулоновскому взаимодействию какой-либо положительно заряженной частицы, например, альфа-частицы с ядром. По мере удаления частицы от ядра энергия отталкивания уменьшается. На расстояниях от ядра порядка Ю-16 м кулоновское взаимодействие заменяется ядерным, т. е. частица будет не отталкиваться, а притягиваться к ядру (участок с>— а), следовательно, для удаления частицы из ядра необходимо энергию затратить.

Из кривой потенциальной энергии следует, что для самопроизвольного распада ядра частица, вылетающая из ядра, должна обладать энергией, превышающей значение а на диаграмме. Поскольку участок а ?— а называют «барьером», то говорят, что для отрыва от ядра частица должна преодолеть потенциальный барьер. Изучение энергетических характеристик радиоактивного распада показывает, что всегда частица, покидающая ядро, обладает энергией, меньшей, чем высота потенциального барьера. Объясняется это тем, что по законам квантовой механики отрыв частицы от ядра может происходить по так называемому тоннельному переходу, т. е. при энергиях, меньших, чем высота потенциального барьера. Чем выше расположен тоннельный переход и чем он «уже», тем вероятность распада ядра ниже. Так, вероятность распада ядра с тоннельным переходом ef будет выше, чем ядра с переходом gh. Это означает, что изотоп с атомными ядрами первого типа будет характеризоваться меньшими периодами полураспада по сравнению с ядрами второго типа. Выведены уравнения типа % = С exp I'— / (Е9 Z, г)], связывающие вероятность распада ядра Л (в данном случае эта вероятность выражается постоянной радиоактивного распада — см. гл. 3) с энергией частицы, покидающей ядро (?), зарядомядра Z и расстоянием частицы от центра ядра г.

Характер зависимости энергии частицы от расстояния от центра ядра является общим для каждого ядра. Поэтому для любого изотопа любого химического элемента существует отличная от нуля (пусть в значительном числе случаев на весьма малую величину) вероятность самопроизвольного распада. Вот почему деление изотопов на стабильные и радиоактивные, как и большинство систем классифицирования в естествознании, является условным (подробнее об этом см. гл. 4).

Оболочечная модель ядра. «Магические» числа нуклонов. При рассмотрении вопросов формирования ядра из нуклонов следует учитывать принцип Паули, согласно которому две частицы не могут находиться в совершенно одинаковом состоянии (в химии принцип Паули часто трактуется применительно лишь к квантовым числам электронов, располагающихся на атомных орби

страница 4
< 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
эко букет для невесты москва
Компания Ренессанс изготовление деревянной лестницы - качественно и быстро!
кресло 9930
контейнеры для хранения вещей на время ремонта

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
(10.12.2016)