![]() |
|
|
МЕЗОННАЯ ХИМИЯМЕЗОННАЯ 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 (dd
Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [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.
|
|