![]() |
|
|
Сборник задач и упражнений по химиитдавать электроны в ряду: Mg -> Ca -> Sr Ba? 237 В ядре изотопа элемента 104Х содержится 58 нейтронов. Каков порядковый номер этого элемента? 238 Чему равно число нейтронов в ядре изотопа 122Sn? 239 Распределите электроны по энергетическим уровням для атома брома. 240 Сколько полностью заполненных энергетических уровней содержит ион Na+? 2.3 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ. РАДИОАКТИВНОСТЬ Радиоактивностью называют самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер. Периодом полураспада (т1/2) называется время, за которое распадается половина исходного количества радиоактивного изотопа. В течение первого периода полураспада распадается 1/2 часть от первоначального числа ядер изотопа N0 и остается V N0 = 2-1 N0 ядер. В течение второго периода распадается половина от 2-1 N0 и остается V • 2-1 N0 = 22 N0 ядер и т.д. В конце n-го периода полураспада остается 2-nN0 ядер исходного изотопа. Аналогичное выражение справедливо для массы (m) не распавшегося изотопа: m = 2-n m0 , где m0 - исходная масса изотопа. П р и м е р 37 Период полураспада некоторого радиоактивного изотопа равен 3 часам. Какая масса его останется не распавшейся через 18 часов, если первоначальная масса изотопа составляла 200 г? Решение За время хранения радиоактивного изотопа прошло 18/3 = 6 периодов полураспада (n = 6). Отсюда масса не распавшегося изотопа, оставшаяся после 18 часов хранения, равна: m = 2-n m0 = 2^ • 200 = 200/64 = 3,125 г. К основным видам радиоактивного распада относятся а-распад, р-- и Р+-распад, электронный захват и спонтанное деление. Часто эти виды радиоактивного распада сопровождаются испусканием у-лучей, т.е. жесткого (с малой длиной волны) электромагнитного излучения. а-распад. а-частица - ядро атома гелия 4 Не. При испускании а- частицы ядро теряет два протона и два нейтрона, следовательно, заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4. Дочернее ядро принадлежит элементу, смещенному в периодической системе на две клетки влево по отношению к материнскому элементу: A Э 4 а + A-4 Э р--распад. р--частица - электрон. р--распаду предшествует процесс, протекающий в ядре: 0n -> -0e- + 1 р. Таким образом, при испускании электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется. Дочернее ядро - изобар исходного - принадлежит элементу, смещенному на одну клетку вправо в периодической системе от места материнского элемента: A с* __. 0 - I Агч Z Э ~~* -1e + Z+1Э . Позитронный распад. р+-частица - позитрон (е+) - обладает массой электрона и зарядом, равным заряду электрона, но противоположным по знаку. Позитронному распаду предшествует ядерный процесс: 1р 0n + °е+. Число протонов в ядре при позитронном распаде уменьшается на единицу, а массовое число не изменяется. Образующееся ядро - изобар исходного ядра - принадлежит элементу, смещенному от материнского элемента на одну клетку влево в периодической системе: Z Э ^ 1е + Z-1Э . Электронный захват. При захвате ядром электрона с ближайшего к ядру К-слоя в ядре уменьшается число протонов вследствие протекания процесса: 1 р + -°e- = 0n . Заряд ядра уменьшается на единицу, а массовое число остается прежним. Дочернее ядро принадлежит элементу (изобару исходного элемента), смещенному по отношению к материнскому на одну клетку влево в периодической системе элементов: Z Э + -1e -> Z-1Э + hv. При переходе периферийных электронов на освободившееся в К-слое место выделяется энергия в виде кванта рентгеновского излучения. П р и м е р 38 Закончите уравнения реакции радиоактивного распада: б) 293Np ; г) 1409K а) ^Th; в) 55Co; Решение а) 23920Th >2а+223Ra ; б) 293Np ^e+^Pu ; в) 55 Co >°e++55Fe ; г) 19K+°e- >48Ar + hv . Уравнения ядерных реакций (в том числе и реакций радиоактивного распада) должны удовлетворять правилу равенства сумм индексов: а) сумма массовых чисел частиц, вступающих в реакцию, равна сум- ме массовых чисел частиц-продуктов реакции; при этом массы электронов, позитронов и фотонов не учитываются; б) суммы зарядов частиц, вступающих в реакцию и частиц-продуктов реакции, равны между собой. П р и м е р 39 Изотоп углерода 11C образуется при бомбардировке протонами ядер атомов 14N. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме. Решение При ядерных реакциях происходит изменение состава ядер атомов химических элементов. С их помощью можно из атомов одних элементов получить атомы других элементов. Превращения атомных ядер записывают в виде уравнений ядерных реакций. При этом сумма массовых чисел и алгебраические суммы зарядов частиц в левой и правой частях равенства должны быть равны: 14,N + 1H -> 16C + 4He. Сокращенная форма записи: 14N(p, а)11С. В скобках на первом месте пишут бомбардирующую частицу, а на втором, через запятую - частицу, образующуюся при данном процессе. В сокращенных уравнениях частицы 4He, 1H, 2D, 01n обозначают соответственно а, p, d, n. Задачи 241 Какие реакции называются ядерными? Чем они отличаются от химических? Кем и когда была впервые осуществлена ядерная реакция? 242 Природный водород состоит из двух изотопов - протия и дейтерия с массовыми долями 99,98 % и 0,02 % соответственно. Вычислите атомную массу водорода. 243 Определите атомную массу кислорода, состоящего из изотопов: 6O, 17O, 18O с массовыми долями 99,76 %; 0,04 %; 0,20 % соответственно. 244 Назовите три изотопа водорода. Укажите состав их ядер. Что такое тяжелая вода? Как она получается и каковы ее свойства? 245 В чем проявляется ограниченность закона сохранения массы? Какой закон применим без нарушений к ядерным реакциям? 246 Природный кремний состоит из трех изотопов: 28Si, 29, 30Si с массовыми долями процентов 0,923; 0,047; 0,030 соответственно. Вычислите атомную массу природного кремния. 247 Природный хлор состоит из двух изотопов: 35Cl и 37Cl. Относительная атомная масса хлора равна 35,5. Определите содержание изотопов хлора в массовых долях процента. 248 Определите атомную массу бора, состоящего из изотопов: 10B и 11B с массовыми долями 19,6 % и 80,4 % соответственно. 249 Что такое изотопы и изобары? Чем объясняется, что у большинства элементов атомные массы выражаются дробными числами? 250 Вычислите массовые доли изотопов 79Br и 81Br в броме, атомная масса которого равна 79,12. 251 Природный неон состоит из изотопов: 20Ne и 22Ne с массовыми долями 90 % и 10 % соответственно. Вычислите атомную массу неона. 252 При бомбардировке ядер атомов бора 15 В нейтронами был получен изотоп лития 73 Li . Определите промежуточное ядро и выброшенную частицу. Напишите уравнение реакции. 253 В результате бомбардировки изотопа неона 1201Ne некоторыми частицами образуется фтор и а-частица. Определите бомбардирующую частицу. 254 При действии а-частиц на 24Mg образуется неустойчивый изотоп другого элемента и электрон. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите ее в сокращенной форме. 255 Исходя из сокращенных уравнений ядерных реакций напишите их полные уравнения: а) 63Cu(p, n) 63Zn ; б) "2Mo(n, e_) 9493Tc ; в) 27A1 (p, а) 24Mg; г) 59Co (n, а) 56Mn; д) 253Es (а, n) 256Md; е) 242Ст (а, 2n) 244Сf. 256 При бомбардировке протонами ядер: а) изотопа 1201 Ne образуются а-частицы; б) изотопа 2693 Cu - нейтроны. Какие изотопы и каких элементов при этом образовались? 257 Сколько а-частиц теряет ядро атома радона, если в результате образуется изотоп свинца ? 258 Какие элементы образуются при а-распаде ядер атомов: 151B ; 14Si; 84Po? 259 Какие элементы образуются при р--распаде ядер атомов: 234Th •214Pb-210Bi 90Th ; 82 Pb ; 83 Bi . 260 Радиоактивный иод 131I имеет период полураспада, равный 8 дням. Если взять 100 мг этого изотопа, то сколько его останется через 16 дней. 3 ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ Описание химической связи в любой молекуле есть по существу описание распределения в ней электронной плотности. Основным типом химической связи является ковалентная. Ковалентная связь - химическая связь между двумя атомами, осуществляемая общей для этих атомов парой электронов, перекрыванием электронных облаков взаимодействующих атомов. В зависимости от природы взаимодействующих атомов электронная пара, область максимального перекрывания электронных облаков может одинаково принадлежать взаимодействующим частицам или смещаться в ту или другую сторону. Для оценки способности атома данного элемента смещать электронную плотность, осуществляющую связь, пользуются значением относительной электроотрицательности (%). Чем больше электроотрицательность атома, тем сильнее притягивает он обобществленные электроны. Иными словами, при образовании ковалентной связи между двумя атомами разных элементов общее электронное облако смещается к более электроотрицательному атому, и в тем большей степени, чем больше разность элек-троотрицательностей (Д%) взаимодействующих атомов. Поэтому с ростом Д% степень ионности связи возрастает. Значения электроотрицательности атомов некоторых элементов приведены в табл. 2. 2 Относительная электроотрицательность атомов Hi Rb Sr In Sn Sb Te I 0,8 1,0 1,7 1,8 1,9 2,1 2,5 П р и м е р 40 Вычислите разность относительных электроотрица-тельностей атомов для связей H-O и O-Э в соединениях Э(0Н)2, где Э -Mg, Сa или Sr, и определите: а) какая из связей H-O или O-Э характеризуется в каждой молекуле большей степенью ионности; б) каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе? Решение По данным табл. 2 вычисляем разность электроотрицатель- ностей для связей О-Э: Д^-о = 3,5 - 1,2 = 2,3; Д^-о = 3,5 - 1,0 = 2,5; ДЬГ-O = 3,5 - 1,0 = 2,5. Разность электроотрицательностей для связи Н-О составляет 1,4. Таким образом: а) во всех рассмотренных молекулах связь Э-О более полярна, т.е. ха- рактеризуется большей степенью ионности; б) диссоциация на ионы в водных растворах будет осуществляться по наиболее ионной связи в соответствии со схемой: Э(0Н)2 = Э2+ + 20Н- . Следовательно, все |
< 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 |
Скачать книгу "Сборник задач и упражнений по химии" (1.54Mb) |
[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.
|
|