|
|
Радиохимия. Предмет и задачи радиохимии. История развития радиохимии. Особенности радиохимии
1
|
Предмет и задачи радиохимии. История развития радиохимии. Особенности ра-диохимии.
|
1) Радиохимия — это область химии, которая изучает физико-химические закономерности поведения радиоактивных элементов и изотопов, методы их выделения и концентрирования.
Одной из основных задач радиохимии является исследование химических свойств радиоактивных элементов. Более специфичной, но не менее важной задачей радиохимии является изучение продуктов ядерных превращений на изотопном, элементном и молекулярном уровнях.
2) В истории развития радиохимии прослеживаются два периода: ранний (1898 - 1933) и современный (по настоящее время). .
Ранний период включает два этапа:
1 этап (1898 - 1913) характеризуется возникновением и становлением радиохимии как науки, открытием собственных объектов изучения – естественных радиоактивных элементов и естественных радиоактивных нуклидов.
2 этап (1913 - 1934) характеризуется сосредоточением внимания на проблеме специфики поведения ничтожно малых количеств радиоактивных элементов при различных физико-химических процессах и особенно при образовании в растворах твердых фаз.
Результатом исследований, выполненных на этом этапе развития, явилась разработка методологических основ радиохимии и возникновение ее важнейших разделов.
Современный период развития радиохимии начинается с 1933 г. Все достижения этого периода связаны с открытием искусственной радиоактивности процессов деления тяжелых ядер и изучением трансурановых элементов. Эти открытия были сделаны на основе использования радиохимических методов исследования, развитых в первом периоде.
3) Наиболее важные аспекты явления радиоактивности, обуславливающие особенности радиохимии:
1) ограниченность времени существования подавляющего большинства радиоактивных элементов и нуклидов;
2) принципиально другая природа процессов, происходящих в радиоактивных нуклидах, и обусловленные этим огромные масштабы энергетических изменений;
3) изменение химической природы элемента в результате радиоактивных превращений.
|
2
|
Ядро атома. Нуклоны. Изотопы. Изотоны. Изобары. Ядерные силы, их основные свойства. Адроны.
|
1) Атомное ядро – центральная и очень компактная часть атома, в которой сосредоточена практически вся его масса и весь положительный электрический заряд.
более 99,96 % массы атома сосредоточено в его ядре; диаметр ядра примерно в сто тысяч раз меньше диаметра самого атома. Ядро атома состоит из элементарных частиц: протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклоны (ядерные частицы).
2) Нуклон – единое название протона и нейтрона – частиц, из которых состоит атомное ядро.
Протон и нейтрон во многом сходные частицы. Они относятся к одному типу элементарных частиц - барионам, имеют одинаковый спин 1/2 и одинаково участвуют в сильном (ядерном) взаимодействии. Их массы очень близки и различаются всего на 0.14%.
Протон - это положительно заряженный нуклон, а нейтрон - нуклон, имеющий нулевой электрический заряд.
3) ИЗОТОПЫ – разновидности одного и того же химического элемента, близкие по своим физико-химическим свойствам, но имеющие разную атомную массу.
4) Изотонными нуклидами (изотонами) называют нуклиды с одинаковым числом нейтронов и разным числом протонов. Примеры изотонов: Са иТi, которые относятся к разным нуклидам. Термин этот употребляется крайне редко.
5) Изобарами называют разновидность нуклидов, ядра которых имеют разное число и протонов и нейтронов, но имеют одинаковое число нуклонов. Пример изобаров: Тi иСа.
6) Атомное ядро, состоящее из определенного числа протонов и нейтронов, является единым целым благодаря специфическим силам, которые действуют между нуклонами ядра и называются ядерными.
1. Ядерные силы являются короткодействующими силами притяжения. Они проявляются лишь на весьма малых расстояниях между нуклонами в ядре.
2. Ядерные силы обладают свойством насыщения,т.е. каждый нуклон взаимодействует только с определенным числом ближайших соседей.
3. Особенностью ядерных сил является также их зарядовая независимость, т.е. они не зависят от заряда нуклонов, поэтому ядерные взаимодействия между протонами и нейтронами одинаковы.
4. Ядерные силы не являются центральнымии зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов.
7) Адроны– частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Они состоят из кварков. Адроны, состоящие из трёх кварков, называются барионами, состоящие из кварка и антикварка – мезонами. Наиболее известные адроны - протон и нейтрон. В свободном состоянии все адроны (за исключением, протона) нестабильны, т.е. распадаются. Адроны, распадающиеся за счёт сильного взаимодействия называются резонансами.
|
3
|
Элементарные ядерные частицы. Характеристики адронов.
|
Адроны – элементарные частицы, участвующие в сильном взаимодействии (барионы и мезоны, включая все резонансы).
Барионы – «тяжёлые» элементарные частицы с полуцелым спинами массой, не меньшей массы протона. К барионам относятся нуклоны, гипероны и многие из резонансов.
Мезоны - нестабильные элементарные частицы с нулевым или целым спином, принадлежащие к классу адронов и не имеющие барионного заряда. К мезонам относятся пи-мезоны, К-мезоны, многие резонансы, обнаружены мезоны с «очарованием» и «красотой». Гипероны – нестабильные барионы с массами, большими массы нейтрона и большим временем жизни по сравнению с ядерным временем; обладают особой внутренней характеристикой – странностью. Существуют гипероны лямбда, сигма, кси и омега. Резонансы - адроны, которые могут распасться за счёт сильного взаимодействия и поэтому имеют крайне малое время жизни – порядка 10-22 – 10-24 с. ( см таблицу в тетради)
2) Кварки объединяются в частицы, называемые адронами. Адроны - связанные системы кварков и антикварков.
Существуют адроны двух типов – барионы (барионный заряд В = +1), состоящие из трёх кварков (qqq), и являющиеся фермионами (J = 1/2, 3/2, …) и мезоны (В = 0), состоящие из кварка и антикварка (q ) и являющиеся бозонами (J = 0, 1, 2, …).
Антибарионы (В = -1) состоят из трех антикварков () . Квантовые числа кварков, образующих адрон, определяют квантовые числа адронов.
Адроны имеют определенные значения электрического заряда Q, спина J, чётности P, изоспина I. Квантовые числа s (странность), c (очарование или шарм), b (bottom)и t (top) разделяют адроны на обычные нестранные частицы (р, n, π, …), странные частицы (K, Λ, Σ, …), очарованные (D, Λc, Σc, …) и боттом-частицы (B, Λb, Ξb). t‑кварк, имея время жизни ≈ 10-25 с, не успевает образовать связанного состояния. Всё многообразие адронов возникает в результате различных сочетаний u‑, d‑, s‑, c‑, b‑кварков, образующих связанные состояния.
| |
|
|
Скачать 0.49 Mb.