химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

талях). Так, одноименные нуклоны (р •— р или п «-^ п) могут соединиться лишь в том случае, если они обладают противоположно направленными спинами. Применение принципа Паули к объяснению некоторых особенностей строения атомного ядра приводит к выводу, что нуклоны в ядре, так же как электроны в электронной оболочке атома, расположены на энергетических оболочках — уровнях. Действительно, эксперимент показывает, что ядра, содержащие 2, 8, 20, 50, 82 либо 126 нуклонов, характеризуются повышенной устойчивостью. Это позволяет предполагать, что именно данные числа отвечают завершенным нуклонным оболочкам. Так, наибольшее число стабильных изотопов имеют кальций и олово *— элементы, ядра атомов которых содержат соответственно 20 и 50 протонов. По сравнению с другими весьма распространены ядра, содержащие 20, 50 и 82 нейтрона* Вот почему названный ряд чисел получил наименование «магических».

Ядра, содержащие «магические» числа нуклонов, характеризуются рядом иных особенностей. Такие ядра, например, гораздо хуже по сравнению с другими захватывают нейтроны.

Принцип Паули весьма естественно объясняет первые три из «магических чисел». Для объяснения следующих чисел этого ряда необходим ряд дополнительных предположений.

Принцип Паули имеет еще одно важное следствие, предсказывая, что ядра, образованные четным 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.

Различия в энергетическом состоянии частиц в ядрах одних и тех же изотопов приводят к существованию я д в р -ных изомеров. Изомеры характеризуются различной устойчивостью ядер, выражающейся (в случаях, если изотопы радиоактивны) в различной скорости радиоактивного, распада.

Глава 2. СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ

Открытие изотопии. Открытие явления изотопии тесно связано с работами по изучению радиоактивности. Работами Марии и Пьера Кюри и их последователей был обнаружен ряд естественных радиоактивных элементов и подробно исследованы продукты распада этих элементов. Тщательное изучение продуктов распада естественных радиоактивных элементов создало затруднения в расположении этих «дочерних» элементов' в периодической системе. Между самым тяжелым из известных тогда элементов ураном и последним из устойчивых элементов висмутом не могло располагаться более 8—10 элементов. Между тем, число членов всех радиоактивных семейств превышало три десятка. В то же время углубленное изучение химических свойств продуктов распада различных радиоактивных элементов показало, что различные «дочерние» элементы, принадлежащие к различным радиоактивным рядам и характеризующиеся различной атомной массой, тем не менее обладают тождественными химическими свойствами. Так, продукт распада урана — уран-Х, выделенный из продуктов распада тория «— радиоторий и элемент «ионий», также содержащийся в продуктах распада урана, неразличимы по химическим свойствам. Атомные же массы этих элементов составляют соответственно 234, 228 и 230. Различными оказываются и радиоактивные свойства этих элементов. Аналогичная картина наблюдалась у пары элементов мезоторий I (продукт распада тория) — радий. Атомная масса мезотория I равна 228, период полураспада его составляет приблизительно семь лет. Атомная масса радия, как это установили еще супруги Кюри, равна 226, период полураспада превышает полторы тысячи лет. Химические же свойства этих двух, на первый взгляд,совершенно разных элементов оказались одинаковыми.

Все эти противоречия были устранены гипотезой, которую высказал в 1910 г. Содди. Он предположил, что могут существовать разновидности химических элементов, которые будут иметь различную атомную массу и радиоактивные свойства. Содди дал этим разновидностям название «изотопы» (по-гречески ? «занимающие одно место»). Причины образования при радиоактивном распаде разных элементов изотопов одного элемента нашли свое объяснение при применении правила сдвига к изучению радиоактивных семейств (см. гл. 3).

Вначале явление изотопии считалось присущим только элементам семейств радиоактивных рядов. Но открытие Томсоном в 1912 г. метода магнитного анализа газов и дальнейшее усовершенствование этого метода Астоном показало, что изотопы существуют у большинства элементов периодической системы. Магнитный анализатор Томсона позволил провести определение атомных масс некоторых газов. Так, Томсоном было обнаружено, что неон состоит из двух изотопов с массами 20 и 22. Астон, усовершенствовав прибор Томсона, создал масс-спектрометр — прибор, позволяю* щий изучать изотопный состав химических эле

страница 5
< 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
2002-093
jamaica купить
сиденье для гироскутера в алматы
телескопический подъемник gtwy8-200s ас/dc цена

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
(07.12.2016)