химический каталог




МЕЗОННАЯ ХИМИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

МЕЗОННАЯ ХИМИЯ (химия элементарных частиц), раздел химии, изучающий системы, в которых либо ядро атома заменено на др. положит. частицу (m+-мюон, позитрон), либо электрон заменен на др. отрицат. частицу (m--мюон, p- -мезон, К--мезон, S--гиперон, антипротон). Назв. МЕЗОННАЯ ХИМИЯх. возникло в 60-х гг. 20 в. в связи с исследованиями химический реакций, протекающих при взаимодействии мюонов m+ (ранее относились к мезонам) с веществом. С помощью МЕЗОННАЯ ХИМИЯх. получают данные о распределении электронной плотности, кристал-лич. и магн. структуре вещества, механизме и скорости химический реакций. Наиб. исследованы атомные системы, включающие позитрон и мюон m+ .

При столкновении позитронов е+ с атомами вещества в результате захвата позитроном электрона с определенной вероятностью, зависящей от свойств среды, образуется позитроний Ps-связанная система (е + е-), в которой электрон и позитрон обращаются относительно общего центра масс. Размер Ps 0,106 нм, потенциал ионизации 6,77 эВ, масса 1/920 массы атома Н. Позитроний может находиться в двух состояниях, отличающихся ориентацией спина электрона относительно спина е+: орто-позитроний со спином, равным 1 (аннигилирует на 3 g-кванта; время жизни в вакууме t = 1,4.10-7 с) и пара-позитроний со спином, равным 0 (аннигилирует на 2 g-кванта, t = 1,25.10-10 с); соотношение вероятностей образования 3:1. При взаимодействие Ps со средой его время жизни уменьшается. Измерения величины t и углового распределения разлета у-квантов позволяет изучать типы взаимодействий: аннигиляция на "чужих" электронах, орто-пара-конверсия (взаимный переход орто- и пара-позитрония вследствие реакций с парамагн. частицами), химический реакции Ps, аналогичные реакциям атома Н (например, присоединение по кратной связи, замещение, окислит.-восстановит. процессы и т.п.). Ввиду малой массы Ps в его взаимодействие важную роль играет туннельный эффект. Позитроний широко используется при исследованиях механизма и кинетики разнообразных химический процессов в газах и конденсир. средах, при изучении фазовых переходов, диффузии, связанных состояний в атомно-молекулярных системах, включая полупроводниковые, ионные и полимерные материалы.

Захват электрона мюоном m+ приводит к образованию атома мюония Mu-водородоподобного атома, в котором центральное ядром вместо протона является m+. Радиус атомной орбиты Ми 0,0532 нм, потенциал ионизации 13,54 эВ, масса 1/9 массы атома Н. Как и позитроний, мюоний может находиться в орто- и пара состояниях. Основные измеряемые характеристики Мu-степень ориентации спина относительно оси квантования m+ (поляризация) и ее изменения во времени (релаксация), зависящие от химический реакций Ми. В магн. пoлях мюон m+ и орто-мюоний претерпевают ларморову прецессию спина (системы спинов) с частотами, отличающимися в 103 раза, что позволяет экспериментально идентифицировать химический состояние частиц. Ядерно-физических эталонами времени при исследовании скорости взаимодействие мюония с веществом являются частота квантовых переходов между энерге-тич. состояниями мюония (w0 = 2,804.1010 с-1) и постоянная распада мюона m+ l = 4,545.105 с-1, но отношению к к-рым измеряются абсолютные константы скорости реакций.

Мюоний применяется при исследованиях кинетики быстрых и сверхбыстрых физических-химический процессов, спин-решеточной релаксации в кристаллах, спин-обменных взаимодействие в полупроводниках, сверхпроводимости и др. вопросов физических химии и физики твердого тела.

Характерная методич. особенность применения Ps и Мu-наличие в исследуемом объеме вещества лишь несколько этих частиц, т.е. пренебрежимо малая степень превращения исходной среды. Исследование протекающих процессов проводится, как правило, на уровне элементарных актов взаи модействия. Области использования систем Ps и Ми взаимно дополняют друг друга и позволяют изучать важнейшие типы реакций атома Н.

Отрицательно заряженные частицы (мюон m-, p-, К--мезоны и др.) при торможении в среде образуют мезоатомы, в которых эти частицы играют роль "тяжелых" электронов. Образуясь первоначально в высоковозбужденных состояниях, мезоатомы в результате каскадных переходов при испускании g-квантов или оже-электронов переходят в основное состояние. Орбиты мезоатомов (их размер обратно пропорционален массе частицы) на 2-3 порядка меньше электронных орбит. При этом эффективный заряд ядра Z уменьшается на единицу, в результате чего мезоатом имеет электронную оболочку ядра Z-1. Т. обр., в принципе могут моделироваться атомы любых элементов, например при захвате и атомом Ne образуется мезоатом mF. Уникальны мезоатомы, состоящие из ядра водорода (протон, дейтрон, тритон) и отрицательно заряженной частицы, поскольку они являются нейтральными системами малого размера (например, радиус мюонного атома водорода равен 2,56.10-11 см, а радиус пионного атома водорода - 1,94•10-11 см) и, подобно нейтронам, проникают внутрь электронных оболочек к ядрам, участвуя в различные процессах. Так, например, могут образоваться системы ddm и dtm, аналогичные мол. ионам водорода, в которых ядра вступают в реакции "холодного" ядерного синтеза (dd3Не + п или dt4He + п)с высвобождением m-, осуществляющего последующей акты синтеза (мюонный катализ). Процессы захвата отрицательно заряженных частиц на мезоатомные орбиты и перехвата их др. атомами обусловлены строением электронной оболочки, что позволяет изучать структуру молекул и химический реакции мезоатомов.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
что означают синие цветы в подарок
Компания Ренессанс: лестницы металлокаркас - качественно и быстро!
стулья изо для офиса
аренда бокса для хранения вещей в московской области

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)