Строение элемента и характеристика атома
![]()
|
10-5м) – положительно заряжено (нуклоны)-электронные оболочки (отрицательно заряжены)
Химические элементы имеющие одинаковый порядковый номер Z, но различные массовые числа А – называются изотопами, а если наоборот – изобарами. Основные характеристики ядра
Удельная энергия связи ядра зависит от массового числа. εСВ (МэВ) 10 8 6 4 2 50 100 150 200 250 А Как видно из графика, наибольшей удельной энергией связи обладают частицы при А>50. Удельная энергия связи характеризует ту часть энергии связи нуклонов, которая была выделена при образовании ядра данного элемента. Следовательно, чем энергия связи удельнее, тем больше энергии связи нуклонов остается в ядре и м/б выделена при его превращениях. Поэтому если ядра с меньшей энергией связи превращаются в ядра с большей удельной энергией связи, та часть Свойства ядерных сил: -являются самыми сильнодействующими -являются силами «притяжения» -обладают свойством зарядовой независимости -являются короткодействующими (только в пределах ядра) -обладают свойством насыщения – каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом соседних нуклонов -зависят от спинов нуклонов и носят обменный характер Известно, что ядра одних элементов устойчивы, а других – нет. Из 1700 ядер, только 270 устойчивы (стабильны). Условие устойчивости ядра: ядро является устойчивым, если его энергия min. Min энергия ядра достигается при определенных соотношениях м/у числом протонов и нейтронов в ядре. При малых и средних массовых числах, числа протонов и нейтронов в устойчивых ядрах приблизительно равны. С увеличением заряда ядра Z, и числа протонов, силы отталкивания м/у ними растут пропорционально Z2 и для их компенсации ядерными силами притяжения, число нейтронов в тяжелых ядрах, должно расти быстрее. Неустойчивые ядра, стремясь перейти в устойчивые, должны изменять соотношение м/у числом протонов и нейтронов. Одним их процессов ведущих к устойчивости ядер является радиоактивность. Явление радиоактивности 1869г. – открытия явления радиоактивности Беккерелем. Радиоактивность – это самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер одного химического элемента в ядра другого химического элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц и γ-квантов. Радиоактивный распад – это самопроизвольный процесс, который не зависит от внешних условий. Радиоактивные превращения также не зависят от того, происходят ли они в веществе, находящемся в виде химически чистого элемента или в соединениях этого элемента. Это объясняется тем, что радиоактивные превращения не являются свойством ядер атомов. Под радиоактивным излучением понимают: α, β, γ – изучение. Правило Содди: после распада сохраняется суммарный заряд и массовое число. Позитроны – заряды противоположные заряду ē. В ядре ē нет, но они образуются при превращении нейтронов в протоны. ﻵ - антинейтрино. Спектр β-излучения dN/dW WMAX dN/dW – число частиц, обладающих данной энергией dW. При β-распаде из ядра вылетают 2 частицы (электроны и антинейтрино; позитроны и нейтрино), а энергия, которая испускается ядром, распространяется м/у ними случайным образом. При этом невозможны ситуации, когда вся энергия была бы передана одной из частиц сплошной спектр. Все типы радиоактивности сопровождаются γ-излучением. Как правило, после радиоактивного превращения, образовавшиеся ядра находятся в возбужденном состоянии. Ядро, стремясь освободиться от избыточной энергии, излучает эту энергию в виде γ-квантов. Спектр γ-излучения – линейчатый, т.к. энергия дочерних и материнских ядер дискретна. Свойства радиоактивного излучения: -невидимо -обладает химическим и биохимических действием -вызывает ионизацию вещества -относится к ионизирующим типам излучения -возбуждает люминесценцию некоторых твердых тел и жидкостей -т.к. α и β-частицы заряжены, то в М.П. они отклоняются в движении. γ-частицы – нет. Основной закон радиоактивного распада За одинаковый промежуток времени, распадается одинаковая доля наличных ядер данного элемента ядерный распад – это статистический процесс, а распад конкретного ядра – событие случайное, имеющее определенную вероятность. Вероятность распада данного химического элемента – λ – постоянная распада. dN – число распадающихся ядер за время dT N – наличное число ядер -dN= λN*dt (ДУ с разделяющимися переменными) ∫dN/N= -λ ∫dt lnN= -λt+C N = c*e-λ*t При t=0, N=N0 N=N0 e-λ*t – зависимость изменения числа нераспавшихся ядер N от времени N N0 N0/2 N0/4 N0/8 T1/2 2T/2 3T/2 T Характеристики радиоактивного распада Период полураспада (T1/2) – время, за которое распадается половина от наличного числа ядер. [T1/2] = [c; мин; ч] Постоянная распада (λ) – характеризует долю исходных ядер, распавшихся за единицу времени. -dN= λN*dt λ = │-dN/N│/ dt, где │-dN/N│ - доля; dt – единица времени. λ – вероятность распада. Зависит от природы ядра химического элемента. Активность радиоактивного распада (А) – это число распадов в секунду (скорость распада). Зависит от природы ядра и числа наличествующих ядер. [A] = [1/c]=[Бк] – Беккерель 1Ки (Кюри) = 3,7*1010 Бк Существует связь м/у этими величинами: A = │dN/dt│=│d(N0 e-λ*t)/dt│` = λ* N0e-λ*t = λN(число нераспавшихся ядер в данный момент времени)=A0*e-λ*t С течением времени активность радиоактивного элемента убывает по экспоненциальному закону: T1/2 = ln2/λ A= ln2*N/T1/2 |