химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

кие лучи обязаны, по-видимому, главным образом изредка происходящим во Вселенной взрывам звезд. Оии неоднородны по составу и обладают громадными запасами энергии, вследствие чего задерживающее действие на них различных веществ весьма мало. Так, непосредственным опытом было доказано, что слой воды толщиной в километр задерживает их еще не полностью.8

Взаимодействуя с ядрами атомов, космические лучи и вызывают те явления ливней, которые изредка наблюдаются в конденсационной камере. Подвергнув ее действию магнитного поля, Блэккетт и Оккиа-лини обнаружили наличие на некоторых фотографиях «вилок», состоящих из двух следов, однотипных по характеру и длине, но отклоненных в противоположные стороны (рис.ХУЫв). Так как один из них принадлежал электрону, второй должен был отвечать частице, имеющей такую же массу, как электрон, но противоположный

заряд. Тем самым было убедительно подтверждено сделанное уже несколько ранее предположение о существовании позитронов.4

Продолжительность жизни позитрона (в воздухе) представляет величину порядка стомиллионных долей секунды. Она достаточно велика для возникновения его следа в конденсационной камере и вместе с тем достаточно мала, чтобы объяснить, почему позитрон не был ранее обнаружен другими методами. Так как комбинация позитрона с нейтроном должна дать протон, последний мог бы считаться сложной частицей, состоящей из двух более простых.5-11

Рис XVI- 18. След пары: электрон — позитрон.

В результате только что рассмотренных открытий, наиболее важных для химии «простых» структурных единиц, атомных ядер стало уже четыре: электрон, протон, нейтрои и позитрон. Из более сложных образований особое значение для химии имеют ядра гелия (а-частицы, или гелион ы) и ядра дейтерия — дейтроны (дейтоны). Перечисленные частицы характеризуются следующими данными:

Обозначение Заряд . . . Масса . . .

электрон

В, е 1— 0,00055

протон

р

1+

1,00728

нейтрои

П 0

1,00867

позитрон е*

1+

0,00055

гелион а

2+ 4,00150

дейтрон

d

1 + 2,01355

Массы выражены в т. н. атомных единицах, каждая из которых представляет собой V12 массы атома 12С (и равна 1,66 • Ю-24 г).

К перечисленным выше частицам необходимо добавить нейтрино (v) и антинейтрино (v). Обе эти частицы не несут электрического заряда, имеют нулевую (или ничтожно малую) массу покоя и движутся со скоростью света. Различаются они характером спина (III § 5): по отношению к направлению поступательного движения нейтрино вращается справа налево, а антинейтрино — слева направо (как обычиый винт).12-18

Сам по себе суммарный состав ядер, поскольку он определяется избыточным положительным зарядом (Z) и атомным весом (Л), может быть выражен исходя не из четырех, а лишь из двух рассмотренных выше «простых» частиц. По этому вопросу возможны, вообще говоря, три различные точки зрения, схематически сопоставленные ниже:

i и . ш

Протоны (А) Протоны (Z) Позитроны (Z)

к электроны (А—Z) и нейтроны (A—Z) и нейтроны (А)

Общепринятой является вторая точка зрения, согласно которой атомное ядро слагается из Z протонов и (А—Z) нейтронов. Другим схемам противоречит ряд теоретических соображений, не допускающих наличия в ядре заряженных частиц с малой массой.

В протонно-нейтронной теории строения ядра элементарными считаются обе частицы. При этом допускается возможность перехода одной из них в другую по схемам:

нейтрон —> протон + электрон -f- v протон ~* нейтрон -f позитрон -\~ v

С рассматриваемой точки зрения электрон или позитрон не предсуще-ствует в тяжелой частице, а «рождается» при ее трансформации (подобно фотону при переходе возбужденного атома в нормальное состояние). Такое «рождение» электрона имеет место, в частности, при радиоактивном р-распаде.

Образующие атомные ядра частицы (протоны и нейтроны) часто объединяют под названием нуклонов (III § 3). Схематическое изображение состава атомных ядер элементов показано заштрихованной полосой на рис. XVI-19. Как видно из него, соотношение между числом нейтронов (А—Z) и числом протонов (Z) по мере увеличения атомного номера (Z) возрастает от единицы до приблизительно 1,6. Иначе говоря, ядра тяжелых атомов относительно более богаты нейтронами. То обстоятельство, что состав ядер выражается не линией, а полосой, обусловлено наличием изотопии.19

Рис. XVI-19. Схема состава атомных ядер.

О взаимном расположении отдельных составных частей ядра пока ничего определенного не известно. Создание в этом направлении какбй-либо теории наталкивается прежде всего на трудности, связанные с чрезвычайной плотностью ядерной структуры. Так, радиус ядра урана не превышает I • 10^12 см, чта в пять тысяч раз меньше радиуса атома водорода. Между тем в ничтожном объеме этого ядра должны как-то разместиться 92 протона и 146 нейтронов.20-31

Несмотря на скопление в атомном ядре одноименно заряженных частиц (протонов), оно, как правило, не только самопроизвольно не распадается, но и является весьма устойчивым. Очевидно, что такая устойчивость может быть обеспечена лишь возникновением между составными частями атомных ядер каких-то мощных сил стяжения. Природа последних пока не ясна.32-34

Само по себе наличие в ядре мощных сил стяжения непосредственно подтверждается излагаемыми ниже соображениями, основанными на точных значениях атомных весов. Усовершенствование методов масс-спектрографии позволило установить, что массы отдельных изотопов показывают отклонения от целочисленности. Хотя последние и меньше 0,1% от величины массового числа, однако они все же действительно имеют место, как то видно из следующих примеров:

Тип атома .... «Не ^Cl 37С1 120Sn 800Hg 12C Точный атомный

вес 4,00260 34,9689 36,9659 119,902 199,968' 12,00000

Для нахождения масс атомных ядер необходимо вычитать из этих данных массы внешних электронов. Например, для ядра гелия (а-ча-стицы) получается 4,00260—2 • 0,00055 = 4,00150. Согласно представлениям о синтезе ядер из элементарных частиц, образование ядра гелия можно рассматривать протекающим по схеме:

2p"-f 2п = а. Однако при этом возникает заметное расхождение в значениях масс. По схеме образования массу а-частицы следует ожидать равной 2 • 1,00728 + 2 • 1,00867 = 4,03180, тогда как в действительности она равна 4,00150. Разница составляет лишь 0,03030, однако ее существование все же должно быть как-то объяснено.

Путь к такому объяснению впервые наметил Д. И. Менделеев (1872 г.). «Нет повода думать, что п весовых частей одного элемента или п его атомов, давши один атом другого тела, дадут п же весовых частей, то есть, что атом второго элемента будет весить ровно в п раз более, чем атом первого. Закон постоянства веса я считаю только частным случаем закона постоянства сил или движений. Все зависит, конечно, от особого рода движения материи, и нет никакого повода отрицать возможность превращения этого движения в химическую энергию или какой-либо другой вид движения».

г Количественная взаимосвязь между массой и энергией была вскрыта значительно позже (Эйнштейн, 1905 г.). Если массу (ш) выражать в граммах, а энергию (?) в эргах, то уравнение взаимосвязи имеет вид ? = пгс\ где с — скорость света (3-I010 см/сек).

t ±

Рис XVI-20. Энергии связи в легких ядрах (Мэв).

Согласно этому уравнению, каждому изменению энергии соответствует изменение массы, и обратно. Поэтому, например, масса движущегося тела больше, чем неподвижного, горячего — больше, чем холодного, и т. д. Однако ввиду громадного числового значения множителя с2 подобные изменения массы при всех обычных процессах ничтожно малы и поэтому остаются незаметными.35138

Иначе обстоит дело при ядерных превращениях. Как показано выше, образование ядра гелия из элементарных частиц связано с заметным уменьшением массы (т. н. дефект массы). Это значит, что рассматриваемый процесс должен сопровождаться колоссальным энергетическим эффектом. Так как атомной единице массы соответствует энергия в 931 мэв, полное уравнение образования четырех граммов ядер гелия приобретает вид

2р + 2п = а± 931

страница 225
< 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 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
керамогранит palmira mocha
дизайн текстиля обучение
реклама на окнах не требует согласования
ограничитель открывания двери настенный

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
(09.12.2016)