Оглавление:
Состав атомных ядер
- Состав атомного ядра. Поскольку масса электрона очень мала(0,00055 в единице атомной массы), то почти вся масса атома должна быть сосредоточена в атомном ядре. nucleus. So, относительный атомный вес-это свойства атомного ядра соответствующего атома. Дело в том, что ядра некоторых тяжелых атомов (Ut Th и др.) имеют сложную внутреннюю структуру, уже указывает на радиоактивное явление.
- Очевидно, что нет никаких оснований приписывать радикально отличающиеся структуры другим атомным ядрам. Тем более что среди относительно легких элементов есть и отдельные представители радиоактивности. Два 18 Б. В. Некрасов Еще в 1815 году Пруст выдвинул гипотезу о происхождении всех химических элементов, полученных из водорода. Согласно этой водородной гипотезе, различные атомы были образованы из более или менее атомов водорода.
Напротив, водородное ядро можно считать самым простым. Людмила Фирмаль
Поскольку атомный вес водорода был взят за единицу, то следует ожидать наличия приближенного целого числа всех атомных весов. Выдвигая гипотезу, Праут полагал, что отклонение от целых чисел, основанное на очень неточном атомном значении, известном в то время, было вызвано ошибкой эксперимента. Подобная ошибка могла возникнуть и на практике, а сама водородная гипотеза была интересной попыткой теоретического обобщения, поэтому впервые после ее публикации последователей нашлось немало.
Однако с совершенствованием экспериментальных методов становилось все более очевидным, что атомный вес большинства элементов на самом деле составляет долю. Это было окончательно доказано очень точным исследованием Стаса (1865).Он сформулировал свое отношение к водородной гипотезе следующим образом: это всего лишь иллюзия, чистая спекуляция и определенно что-то, что идет вразрез с опытом.」
В оценке этой водородной гипотезы безоговорочно участвовало большинство ученых. Но у А. М. Баттерерова была иная точка зрения. Это не считается совпадением, и трудно признать, что гипотеза Праута не имеет реальной основы. «Я задаю вопрос. Становится ли гипотеза Прю полностью истинной при определенных условиях? Поставить такой вопрос — значит принять решение отрицать неизменность атомной массы, и я думаю, что нет никаких оснований заранее принимать такую неизменность.
Как выяснилось позже, оценка А. М. Бутлерова (1882) оказалась верной. Первое исследование с использованием масс-спектрометра уже показало, что химически определенная атомная масса является лишь средним значением, а для отдельных изотопов она выражается почти целыми числами. Таким образом, основные возражения против водородной гипотезы были устранены. Каждое ядро имеет 2 основных свойства: заряд и массу.
Поскольку протоны и электроны являются простейшими структурными единицами атомов водорода, предположение о том, что атомные ядра и более тяжелые элементы построены из одних и тех же частиц, было наиболее естественным. С этой точки зрения массовые характеристики конкретного ядра могут быть»приобретены» только протонами. Масса каждого из протонов будет примерно равна единице атомной энергии. mass.
As в результате число протонов, содержащихся в ядре каждого тяжелого атома, должно быть равно его атомному весу (а). Однако, такое накопление протонов дает ядру положительный заряд (Z), который численно равен атомному весу. Но на самом деле, положительный заряд ядра гораздо меньше. Поэтому часть протонов должна быть нейтрализована электронами, находящимися в самом ядре.
Число таких ядерных электронов (E) определялось разностью между атомным весом и положительным зарядом ядра, то есть E = A-Z. очевидно, такой протонный электрон Интерпретация трона в составе атомных ядер согласуется с представлением о водороде hypothesis. It оставалась в науке до 1932 года, когда благодаря открытию новых элементарных частиц стал возможен существенно иной подход к рассматриваемой проблеме. В 1930 году при столкновении частиц с бериллием было обнаружено, что выделяется определенное количество излучения, которое легко проходит через слой свинца в несколько сантиметров thick.
At сначала считалось, что она состоит из очень жесткой Y-линии. Однако серия экспериментов доказала, что на практике «излучение бериллия» представляет собой поток частиц, масса которых почти равна 1, а заряд равен нулю(Chadwick, 1932).Эти частицы назывались нейтронами. Если она не несет электрического заряда, то нейтроны не отклоняются от прямого пути (если только они не сталкиваются непосредственно) ядрами контратакующих атомов, они свободно пролетают через электронную оболочку.
Это связано с очень слабым удержанием нейтронов, вызванным различными веществами. С другой стороны, очень слабый ионизационный эффект нейтронов на встречные атомы и молекулы обусловлен этим, поэтому их траектории не могут быть взяты непосредственно в конденсационной камере. Что касается свойств нейтронов, то после их открытия они считались продуктом тесного сочетания протонов и электронов. С этой точки зрения нейтроны были сложными частицами, состоящими из 2 более простых частиц. Однако через 1 год стало ясно, что возможен и другой взгляд.
Работая в конденсационной камере, я заметил, что иногда в ней появляются какие-то следы частиц, даже если излучение извне намеренно не допускается. Используя специально разработанный метод автоматической съемки, удалось зафиксировать более 500 таких спонтанно возникающих следов(Blackkett and Okkialini, 1933).Оказалось, что большинство из них соответствует траекториям отдельных быстро летящих электронов. Однако на некоторых фотографиях такая целая группа следов расходится от 1 точки, как правило, внутри материала камеры.
Такие «ливни» (и отдельные электронные пути), как правило, направлены сверху вниз. Возникновение ливней происходит под воздействием космических лучей, которые постоянно проходят из мира через Землю. Результаты последнего исследования позволили установить, что с увеличением высоты их общая прочность изменяется по кривым, показанным на рисунке. В XVI-17. Кажется, что космические лучи в основном обусловлены случайным звездным взрывом во Вселенной.
Они неоднородны по составу и обладают огромным запасом энергии, в результате чего запаздывающее воздействие различных веществ на них очень мало. Таким образом, путем непосредственного опыта было доказано, что слой воды толщиной в 1 километр все же не полностью задерживает их. Интенсивность излучения Рисунок Xvi-17.Кривая изменения суммарной интенсивности космических лучей по высоте. Он взаимодействует с атомными ядрами, космическими лучами и вызывает явление ливня, которое редко наблюдается в конденсационной камере.
Блэккетт и Оксия-Лайнс обнаружили существование «вилки» на нескольких снимках, которые после воздействия магнитного поля состоят из 2 дорожек одинаковой природы и длины, но отклоняются в противоположном направлении (рис. XU1-18).Так как 1 из них принадлежал электрону, то 2-я должна была соответствовать противоположной частице, хотя она и имеет ту же массу, что и электрон _ Гонорар. Таким образом, это было подтверждено с уверенностью Предположения о существовании позитронов были сделаны уже несколько ранее. Время жизни позитрона (в воздухе) составляет около 1 миллиарда минут 1 секунду.
Он достаточно велик, чтобы следы могли появиться в конденсационной камере, и в то же время достаточно велик, чтобы объяснить, почему позитроны ранее не были обнаружены другими способами. Поскольку сочетание позитронов и нейтронов должно давать протоны, то последние можно считать сложной частицей, состоящей из 2 более простых. В результате наиболее важных для химии открытий «простых» структурных единиц уже существуют 4 атомных ядра: электроны, протоны, нейтроны и позитроны.
Из более сложных структур ядро гелия (частица, или Герион) и ядро дейтерия, дейтрон (дейтрон), имеют особое значение для химии. Перечисленные частицы характеризуются следующими данными: •％/ \ Диаграмма XVI-G8.След пары: электрон-позитрон. Указанная плата. 。 。Массовый.• 。 Нейтрон л О 1.00867 deAtroy д 14-2. Одна тысяча триста пятьдесят пять Электронный R. ’ 1-0, 00055 Протон Р 1+ 1.00728 Позитронно-электронной♦1+ 0,00055 гелио а 2+ 4.00150 Масса представлена так называемыми.
Атомные единицы, каждая из которых представляет собой ’ / 12 атомную массу| 2C (равную 1,66 * 10-24 г). К вышеперечисленным частицам необходимо добавить нейтроны (v) и антинейтрино (v).Обе эти частицы не имеют заряда, имеют нулевую (или пренебрежимо малую) массу покоя и движутся со скоростью света. Они различаются по характеру спина (III§ 5): относительно направления поступательного движения нейтрино вращается справа налево, а антинейтрино вращаются слева направо(как обычный винт).
Состав всего атомного ядра определяется избыточным положительным зарядом (Z) и атомным весом (A), поэтому его можно представить не 4, а только 2″простыми»частицами, описанными выше. По этому вопросу, вообще говоря, есть 3 разные точки зрения. Мы сравним резюме с following. In Протон (A) Протон (Z) позитрон (Z)） И электронов (а — Z) и нейтронов (а — Z) и нейтронов (а） Общепринятой является 2-я точка зрения, согласно которой атомное ядро состоит из протона Z и нейтрона A (A-Z).
Другие схемы несовместимы со многими теоретическими соображениями, которые не допускают присутствия заряженных частиц с малой массой в ядре. В протонно-нейтронной теории строения ядра обе частицы считаются элементарными particles. In в этом случае вы можете перенести 1 из них по схеме на другой. Нейтрон Протон-Ф электрон+ протон в нейтрон-Ф позитронно-Ф в С рассматриваемой точки зрения электроны или позитроны не присутствуют в тяжелых частицах, а»рождаются«в процессе их трансформации (подобно фотонам при переходе возбужденных атомов в нормальное состояние).
«Рождение» таких электронов происходит, особенно во время радиоактивного распада. Частицы, образующие атомные ядра (протоны и нейтроны), часто объединяются под названием нуклонов (III§ 3).Принципиальная схема атомно-ядерного состава элемента приведена на рисунке 1. XVI-19.As вы можете видеть, что отношение числа нейтронов (A-Z) и числа протонов (Z) увеличивается с увеличением атомного номера (Z) от 1 до примерно 1.6.In другими словами, ядра тяжелых атомов относительно богаты нейтронами.
Тот факт, что состав ядра выражен не в линиях, а в полосах, объясняется наличием изотопов 19. До сих пор ничего ясного о взаимном расположении отдельных компонентов ядра не известно. Создание теории в этом направлении основано главным образом на трудностях, связанных с экстремальной плотностью ядерной структуры. Именно поэтому радиус ядра урана не превышает 1•10-12 см, что в 5000 раз больше радиуса атома водорода.
С другой стороны, 92 протона и 146 нейтронов должны как-то вписываться в незначительный объем этого ядра. Несмотря на то, что одни и те же заряженные частицы (протоны) накапливаются в атомном ядре, как правило, они не только распадаются естественным путем, но и очень устойчивы. Очевидно, что такая стабильность обеспечивается только появлением среди компонентов атомного ядра некоторого сильного напряжения. Природа последнего пока не ясна.
Наличие сильного напряжения в атомном ядре прямо подтверждается приведенными ниже соображениями, основанными на точном значении атомного веса. Усовершенствования в масс-спектрометрии позволили установить, что массы отдельных изотопов имеют отклонения от целых чисел. Последнее составляет менее 0,1%от массового числа, но, как вы можете видеть из следующего примера, это все еще происходит. Типы атомов…. «Not WCI» ’Cl ,, 0Sn 3°Hg» c точный атом Вес…… 4.00260 34.9689 36.9659 119.902 199.968 12.00000 Чтобы найти массу атомного ядра, необходимо вычесть из этих данных массу внешнего электрона.
Например, ядро гелия (частица) 4.00260-2•0.00055 ″ = 4.00150 получается. — Согласно идее синтеза ядер из элементарных частиц, образование ядер гелия можно считать продвинутым по схеме Рисунок Xvm9.Состав атомного ядра. 2p’4-2ya = A. Однако существуют заметные несоответствия в массовых значениях. Согласно схеме образования, масса частиц равна 2•1.00728 + 2•1.00867 ожидается, что это будет = 4.03180, но на самом деле это 4.00150.Разница составляет всего 0,03030, но наличие ее следует как-то объяснить.
Путь к такому объяснению лежит через Д. И. Он был намечен первым Менделеевым (1872). Вес 2-го элемента ровно в n раз больше веса атома первого элемента. Закон постоянства веса я рассматриваю только как частный случай закона постоянства силы или движения. Конечно, все это зависит от движения особого рода вещества, и нет никаких оснований отрицать возможность превращения этого движения в химическую энергию или в любой другой вид движения.
В количественном отношении связь между массой и энергией была открыта гораздо позже (Эйнштейн, 1905).Если масса (m) равна грамму, а энергия представлена эргами, то форма уравнения равна£= mc*, где c-скорость света (3 * 1010 см /сек). Согласно этому уравнению, каждое изменение энергии соответствует изменению массы, и наоборот versa. So например, масса движущегося объекта будет больше массы движущегося горячего объекта-рисунок XVI-20.Энергия связи легких больше, чем, например, холода.
Но ядро (Lb).И мы должны учитывать огромные цифры Такое изменение массы во время всех обычных процессов фактора С2 остается невидимым, так как оно ничтожно мало. Ситуация отличается в зависимости от transmutation. As указанное выше образование ядер гелия из элементарных частиц связано с заметным уменьшением массы (так называемый дефект массы).Это означает, что рассматриваемый процесс должен сопровождаться огромным энергетическим эффектом.
Поскольку единица атомной массы соответствует энергии 931 МэВ, то полное уравнение для образования 4-граммового ядра гелия принимает вид: 2П + 2Н = а-х 931•0.03030 = а ’+ 28 МэВ По расчетам ядер гелия массой 4 г, это составит 6 миллиардов 4600 миллионов ккал. для того чтобы получить такое же количество энергии от сжигания битумного угля, потребуется около 80 тонн, но сравнивая это с энергетическим эффектом ядерного процесса будет невозможно сравнить с энергетическим эффектом, наблюдаемым в обычных химических реакциях.
Деление полной энергии образования от субатомных частиц другого ядра (т. е. первичного эффекта) на его массу, фактор такого деления называется «энергией ядерной связи».в легких атомах эта энергия изменяется неравномерно(рис. XVI-20), затем очень плавно возрастает и становится плоским максимумом(около 8,6 МэВ), охватывая элементы периодов 4 и 5.
Следующий Массовое число Совокупная энергия постепенно начнет уменьшаться, и доход за 7-й период составит 7 МэВ. Такое снижение устойчивости ядра хорошо совпадает с появлением выраженной радиоактивности наиболее тяжелых элементов. Добавь 1) Как было указано ранее (§ 1).Естественная радиоактивность была обнаружена с некоторыми легкими элементами.
Однако, это относится только к отдельным изотопам. 40к » в <РРБ, 5Cd, l5In му, 4, Се Содержание смеси изотопов. * 0.0119 0.24 27.85 12.26 95.7 0.87 0.089 11.07 Период полураспада, лет…. 1.3-10 * 6-J15 5.1010> l-1015 5.10 «1.2-J19 M0» 5 ″ lo» Увидеть е е интернет эз в H4Nd HrSm, MGd, 7#LU » 4Ht ’» Re mo и 204 Pb Содержание смеси изотопов, к 23.87 15.08 0.205 2.59 0.18. 02.93 0.0127 1.40 Период полураспада, лет. 2-15-летних 1.М0 ″ 1.1.10 5.10 м * °2.J015 4-l0, e 5-I01 ′ 1.4.I017 Характер коллапса…….. а. а. Fi, телевизор. а.
Из представленных данных видно, что период полураспада очень большой, то есть радиоактивность выражена слабо. 2) 88% 0% распада (переход к 40°С) и 12% E-захвата (переход к*°Ar) изотопов 40k играют важную роль в тепловом балансе Земли. Годовая тепловая эмиссия природного калия (смесь изотопов) составляет всего 0,7 и 0J2 кал / г против 2.6-10-4 кал / г, соответственно, с Ураном и торием (вместе с продуктами их распада), но калий является more. In поверхностный слой земной коры (глубина до 16 км), U 9,5 кг, th 0,7 кг, J. 3 кг K разлагается в секунду(кроме того, 8,9 кг Pb, 1,3 кг He.1,2 кг Са 0,1 кг Ар).
Из всего лучистого тепла Земли около 90%теперь упало до U (вместе с продуктом распада), и около 5%, соответственно, упало до Th и K, в то время как все остальные элементы, упомянутые выше, были рассчитаны как меньшие, чем 0.1%.It предполагается, что в прошлом нашей планеты выброс радиоактивного тепла был гораздо более значительным, чем в наше время. На рисунке XVI-21 схематично показан вероятный ход относительного выделения радиоактивного тепла со времени образования Земли.} От N (- 5-10®лет) до настоящего времени. 3) существование космических лучей было обнаружено в 1912.
- At сначала это считалось жестким излучением Тео битио, а затем основные космические лучи состояли в основном из заряженных частиц (92,9%).Атомное ядро гелия (6,3%) и более тяжелые атомы (в основном углерод, кислород, азот), а также содержание атомных ядер очень мало (0,8%), количество электронов также относительно невелико. Все эти частицы обладают огромным количеством энергии(до 10 * ’ ЭВ) и переносятся в мировое пространство с огромной скоростью. speed. As это видно из рисунка Xv1-22.С увеличением энергии частиц первичного космического излучения, их количество быстро уменьшается.
Войдя в атмосферу Земли, на высоте около 50 км, он начинает значительно взаимодействовать с ядрами антираспространяющихся атомов. Это приводит к образованию пионов, которые в основном представляют собой частицы массой 0,15 (единицы атомного веса). Миллиард лет Рисунок Xvj-2i. относительный выброс прошедшего радиоактивного тепла.
Заряд nx может быть отрицательным, положительным или zero. By сами по себе эти частицы очень нестабильны(в состоянии покоя их может быть не более 1 миллиарда минут в 1 секунду). Людмила Фирмаль
В атмосферном слое от 50 до 20 км почти все основные космические лучи потребляют энергию, и их энергия рассеивается вторичными космическими лучами, вызванными ими. Последний состоит в основном из мюонов(частиц с массой порядка 0,11 в атомных единицах, отрицательным или положительным единичным зарядом, временем жизни от 2 до 10 секунд), электронов, позитронов и улучшений. Суммарная ионизационная способность космических лучей(измеренная с помощью ионизационного счетчика) максимизируется на высоте 22 км и ослабляется при дальнейшем снижении высоты (рис. XVI-17). Вторичные космические лучи, достигающие поверхности Земли, можно разделить на»мягкие»и»твердые».
Первый поглощается 10-сантиметровым слоем свинца и состоит в основном из электронов и позитронов. Последний состоит в основном из мюонов, которые обладают гораздо большей проникающей способностью.*До квадратного сантиметра земной поверхности на уровне моря, соответственно Каждую минуту вы получаете в среднем частицы космического radiation. At высота над уровнем моря 5 км 15 частиц. Энергия большинства из них оценивается в несколько тысяч МэВ(тогда как для самых твердых лучей естественного радиоактивного происхождения она составляет всего около 9 МэВ).
Космические лучи имеют монографию. 4) след, соответствующий позитрону ниже МЕНЯ, МЕНЯ, МЕНЯ, МЕНЯ, МЕНЯ. / O10 10″2′ 0 ′ *впервые из-за действия магнитного поля Диаграмма Xvi-22. Д. В. Скобельцын (1929) наблюдал зависимость, но был принят Число космических частиц, следующих по следам электронов, входящих в камеру снизу. Я все объясню. (па м3 / с) или его энергии. Признание таких следов как принадлежащих позитронам было дано Андерсоном(1932), и правильность такого объяснения была окончательно установлена экспериментами Блэкетта и Оккналинна, описанными в тексте.
5) XVI-18 пара, показанная на рисунке, y =электрон+позитрон произошла в соответствии со схемой, что электрон и позитрон»родились» одновременно. Такой процесс может быть осуществлен при прохождении фотона с энергией, превышающей 1,02 МэВ вблизи ядра атома (его вероятность пропорциональна энергии фотона и мощности ядерного заряда 2).Избыточная энергия фотона (выше 1,02 МэВ) становится кинетической энергией ядра и»неонатальных» частиц. Напротив, взаимодействие позитронов и электронов приводит к превращению полной энергии 1,02 МэВ (и в дополнение к общей кинетической энергии обеих частиц) в фотоны. На этом заканчивается недолгое существование позитронов на Земле.
6) переход материи (то есть формы материи с массой покоя) в квант энергии называется исчезновением соответствующих частиц. Подобный (и обратный) процесс не вызывает радикального objection. In дело в том, что»многообразие всех форм материнства и его движений всегда было столпом диалектического материализма» (Ленин). 7) жизнь позитрона зависит от начальной энергии и электронной плотности ингибитора.
Обычно Аннигиляция происходит в течение времени от 10 до 4 (в газообразном состоянии).10 «*(в жидкости) или 10〜 х (в металле).Однако не все позитроны исчезают непосредственно. После некоторых из них В случае точного торможения они предварительно берут электроны, формируют свою систему и вращаются вокруг общего центра тяжести. Такая система называется позитронием. (ПС.)Расстояние d (ee) в нем составляет 1,06 А. энергия связи между частицами, образующими его, составляет 6,8 эВ.
8) Существует 2 типа атомов позитрония. Когда позитронные и электронные спины параллельны, образуется®r®о-познтрон (Ps°), и его собственное время жизни равно * Доброта н. а. космические лучи. М. Академии Наук СССР. 1963 127 С. Мурзни В. С. Сарычева Л. И. космические лучи и их взаимодействие. М. Атомзди, 1968,391 сек У£ И затем В поло «1.410» 7 секунд исчезновение происходит с появлением 3 фотонов, но наоборот, если образуется антипараллельный спин (примерно в 3 раза реже), то он несколько больше (8.4-10〜4 ee) энергия связи, значительно более короткая эндонуклеарная жизнь (m = 1.25-10-10 секунды), и диссипация из-за появления 2 фотонов.
9) взаимодействие позитрония с различными веществами очень интересно для химии, так как он сам и ПС рассматриваются как легкие изотопы атомов Н. Физика. Одновременное содержание ПС обычно составляет лишь несколько нуклонов и СМ * ингибирующего вещества, но фиксация интенсивности исчезновения, а также характера и направления протекания уквянтов, позволяет сделать важные выводы. В общем, мы обнаружили, что атомы Ps ведут себя аналогично атомам H, но реакции с участием атомов Ps протекают гораздо быстрее.
Энергия связи Ps, содержащего анион, ниже энергии связи H(например, в PsOH и HOH есть монография о 30 и 119 ккал / моль соответственно)% позитрония*. 10) достаточно быстро, чтобы пролететь вблизи ядра электрона или позитрона, фотон потеряет часть своей энергии. Вероятность возникновения этого «тормозного излучения» пропорциональна скорости частицы и квадрату заряда ядра. Энергия получающихся фотонов может быть очень разной. Но она всегда равна кинетической энергии, потерянной электронами или позитронами.
Свойства мюонов уже значительно ниже, поскольку способность частицы оказывать тормозное излучение обратно пропорциональна квадрату ее массы. Резкое снижение потерь из-за тормозного излучения связано с гораздо большей»жесткостью» мюонов по сравнению с электронами и позитронами. 11) сочетание тормозного излучения и «спаривания» также создает возможность ливня космическими лучами.
На рисунке XVI-23 показана схема развития такого ливня, его предком является фото высокой энергии (как видно из самого рисунка, достаточно быстрым электроном или позитроном может быть тот же предок).При резком увеличении числа частиц энергия соответственно уменьшается. Исследования очень больших ливней, которые никогда не появлялись в атмосфере, показали, что энергия их предков могла достигать огромных величин порядка 1020 эВ.
12) необходимость существования нейтрино возникла из первоначальных (1931 г.) теоретических соображений. Например, Энергия 1 или 0 распада другого радиоактивного элемента должна быть постоянной, но на самом деле электроны вылетают с совершенно иной скоростью, то есть с энергией(рис. XVI-3).Предполагая, что нейтрино (фактически антинейтрино) вылетают одновременно, это противоречие исчезает. Его энергия определяется разностью максимально возможного значения в свойствах конкретного электрона.
13) нейтринные частицы похожи на фотоны отсутствием заряда и массы покоя, а также широкой возможностью разности энергий. Однако проникающая способность обоих очень различна. Когда фотоны более или менее легко поглощаются многими веществами (то есть они перемещают энергию в Нм), вся материя практически прозрачна для нейтрино. Поэтому они не затрагиваются напрямую т. О Я Диаграмма Xvi-23.
Диаграмма развития Ливии. * Гольдиски А Б, И. физическая химия политропного I-позитрония. М.. «Наука».! Е68. G73 секунды Наблюдение. Но реальность их существования доказывается тщательным изучением некоторых ядерных эффектов. Есть монография о нейтрино. 14) на поверхность Земли постоянно вторгаются огромные потоки нейтрино (в основном от солнца и звезд) и антинейтрино (в основном от падения 0 самой земли).По приблизительным оценкам, 10p нейтрино и 10t антинейтрино проходят через каждый smg в секунду.
Пока еще невозможно искусственно генерировать мощный поток нейтрино, реактор может служить источником такого потока антинейтрино. 15) помимо того, что было упомянуто в тексте, существует множество соответствующих им частиц и античастиц, которые пока можно считать»простыми«.По признакам увеличения массы nx обычно расщепляется на лептоны, меоны и барионы (нуклоны и гипероны).
Лептоны включают нейтрино, антинейтрино, электроны, позитроны и мюоны, в то время как нуклоны включают нейтроны, антинейтроны(I), протоны и антипротоны(p).Длительность взаимодействия античастиц жжина с другими «простыми» частицами не превышает 10-7 seconds. As как правило, их наличие и свойства устанавливались в соответствии с характеристиками следов, встречающихся в толстопленочной пленке.
Есть монография об элементарных частицах. 16) мюоны, которые были первоначально открыты 8 космическими лучами, и*)интересны для темы химии. При определенных условиях (достаточном замедлении) он может взаимодействовать с электронами с образованием атомов мюония (\x * er) со временем 2.2・10-4 секунды. Поскольку мюон в 207 раз тяжелее электрона, мюон (Mi) находится ближе к атому H, чем электрон. positronium. In в частности, его ядерное расстояние и энергия связи такие же, как у атома водорода(несмотря на то, что Протон примерно в 9 раз длиннее мюона).
Мы изучали мюоний, который хуже позиния. 17) С другой стороны, хорошо замедленный способен может образовать так называемый промежуточный атом, захваченный в ядре атома, пример которого поможет при жизни 2-id * S. Статья 18) подобные мезонные атомы, но с гораздо более коротким сроком жизни, могут образовывать пион, который относится к группе мезонов. Из них I *в 273 раза тяжелее, чем electrons.
Do они делятся естественно по шаблону — 210 секунд в ФВ»мюонных» нейтрино и антинейтрино, которые выделяются в этом случае, поведение 8 ядерных реакций отличается от обычного (именно поэтому оно отличается-пока не ясно).Я не несу заряда и характеризуется относительной массой 264 и временем жизни 10«, $seconds. It распадается с образованием 2 гамма-лучей.
19) относительное обилие атомов в земной коре и различное количество ядерных протонов и нейтронов (Ат.%) И сравнение дает интересные результаты. Четное, нечетное, четное число протонов Число четных-нечетных-нечетных нейтронов Общее содержание….. 73.17 25.77 1.03 0.03 Если исключить кислород (52,3%) из первой колонки, то становится особенно ясно, что четное или нечетное число протонов относительно невелико. Напротив, четность обилия атомов в природе или их зависимость от нечетного числа ядерных нейтронов очень ярко выражена.
В чем причина такой зависимости? Это пока не ясно. Атомы различных элементов, содержащих одинаковое количество нейтронов в ядре, называются изотопами. Есть монография о нейтронах. 20) радиус (g) отдельных ядер можно приблизительно представить формулой r = 1.5 A ’, r•10 ′ ^ cm. As в результате объем ядра прямо пропорционален его массе (а), а плотность всех ядер примерно одинакова.
Она выражает себя * Марков М. А. Нейтрино. М..«Наука» 1964.163 С. * Форд Форд К. Лемснтарных частиц. по-английски. Е. М. Рейхина. М..«3 месяца», 1966.331 секунды Голдиски В. IX .. В. Ф Р РС о Г.. Успехи в химии. 71 Kt8.13S3. • * «»Власов И. А. нейтрон. Эд. 2-й. М..«Наука», 1972. 561р. Гигантскую цифру порядка 10 г / см, то есть 1 кубический сантиметр ядерного материала, пришлось бы считать 140 мм. г. 21) в некоторых ядрах форма шара характерна, а спин вытянут относительно оси(например, в А1), или сплюснутый (например, в С1) сфероид.
Из-за неравномерного распределения зарядов такие ядра имеют электрический квадрупольный момент(рис. XVI-24).Электрический дипольный момент ядра не возникает. 22) если и число протонов, и число нейтронов равны одновременно, то ядро имеет определенный спин (III§ 5) и свой собственный магнитный момент. Последний измеряется с помощью ядерного Магнита 1836 года, который в 53 раза меньше обычного электронного (XIV§ 1 постскриптум
53). в частности, магнитный момент протона равен 2,8 таких магнетонов. Для радиуса протона задается значение 7-10 «4 см. 23) как и электроны, ядерный магнетизм может быть использован для получения сверхнизких температур (добавить XIV§ I. 66). таким образом, самая низкая температура (L0 ^°K), полученная до сих пор (с использованием предварительного электронного магнитного охлаждения), была достигнута в лабораторных условиях.
24) множество магнитных ядер (’H,* D,’ B, ’ C, UN. Наличие собственных магнитных моментов (’O,» F n и др.) позволяет изучать соединения, содержащие такие атомы, с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который в принципе аналогичен электронному парамагнитному резонансу (XIV§ 1, доп. 56).）、 Но он работает с радиоволнами метрового диапазона. Пример XVI-25 на рисунке показывает характер его сигнала. Он заключен в»OH», H * 0 и H3O *(твердый).
25) сдвиг ЯМР-сигналов в одном и том же ядре называется химическим, в зависимости от их окружения Он смещается и измеряется по отношению к стандартным веществам в молекуле, где все магнитные ядра структурно неразличимы (по сдвигу напряженности магнитного поля).Для ЯМР-протонного магнитного резонанса (ПМР), наиболее часто используемого (в основном в органической химии) типа, таким веществом, например, является бензол. Схема химического сдвига ПМР в этаноле показана на рисунке. ХVI-26. Размер и природа таких химических сдвигов дают ценное руководство по многим вопросам, связанным со структурой молекул и их реакционной способностью.
Поэтому метод ЯМР очень широко используется в химии. Есть монографии * много обзорных статей 26) квадрупольный резонанс (NQR) атомных ядер мало используется в химических целях, основанный на поглощении метровых радиоволн за счет изменения направления квадрупольного момента ядра в неоднородном внутримолекулярном электрическом поле, создаваемом валентными электронами. Экспериментально ОИ отличается главным образом от ЯМР тем, что、 л т. Ряса. ХVI-24. 4 раза в момент » дер.» Ряса. ХVI-26. Природа ЯМР-сигналов. •П О П Л Ю.. Шнайдер Г.. Byristean G. спектр ядерного магнитного резонанса
Высокое разрешение. С английского, Изд. Н. Д. Сокоррова. М.. Публикация. 1962. 502 стр. * * Hausser K, успехи в химии. I9M. M 4, 403. Чемерле и н. ф. успехи в химии. 1 * 5*. / * Второй. 1353. Аль КДО + И. й р я.. Успехи в химии. 2 м 9. 1138. И. Б. Г О давлк-О. успех * химия. 1866 год. M 3, W, F AAL-k E. и достижения в области химии, W0. Л 5, 839 * Приложите к образцу постоянное магнитное поле. Расположение линии NQR сильно зависит от деталей структуры исследуемого материала, но применимость этого метода ограничена из-за его относительно низкой sensitivity.
In в частности, мы попытаемся использовать NQR для оценки степени отсутствия связи, но мы не можем видеть результаты как надежные, потому что интерпретация эксперимента сложна. По методу NQR, применяемому в химии, есть обзорная статья и специальная монография. 27) наличие в той или иной форме определенных закономерностей во внутренней структуре атомного ядра явно подчеркивается наличием ядерной изомерии. Последние обнаруживаются различными распадами отдельных ядер с одинаковыми элементарными свойствами-электрическим зарядом и массой.
Например, ядро, которое входит в радиоактивную серию тория с массой 83 заряда и 212 (ThC), также может испытывать распад. И Р-распада. Далее, «V всех атомных ядер преобразуется в первый тип, а * /» преобразуется во 2-й тип. Таким образом, эти ядра могут иметь по меньшей мере 2 различных внутренних структуры(1 из которых считается нормальной и 1 из которых соответствует возбужденному состоянию атомного ядра). Суне. Ф-ocmo-мрн Ф-wflotnamcb ♦П -¥ Ряса. ХVI-27. Принципиальная схема YAG R cn Он был Рисунок Xv1-26. Схема химического сдвига ПМР В C, H5OH.
Напряженность магнитного поля- 28) искусственное возбуждение атомных ядер вызывается облучением достаточно мощных y * квантов. Время жизни возбужденного ядра (часто со звездочкой в знаке nx)и излучательная энергия между такими переходами ядер в нормальное состояние в отдельных случаях различаются.
Например, переход MFe * — * wFe + — f 14,4 кэВ происходит за Go-T секунд, а переход mxe * — «■mframe 4-40 кэВ-за 10 » * С. 29) важной и быстро развивающейся областью применения ядер возбуждения является выяснение ряда вопросов, связанных со свойствами состояния различных кристаллических соединений(фактически исключается радиоактивная отдача-добавить§ 14).Метод, используемый в этом случае, был предложен мессбауэром (1958), и было использовано название его имени или эффект ядерного g-резонанса (NGR).
Резонансный обмен кваитом между 2 ядрами одного типа возможен только при строгом соответствии их энергетического состояния. Если он несколько нарушен, можно слегка увеличить или ослабить укмит, приблизив его источник (например, J7Fe*) к поглотителю(кристаллу, содержащему s7Fe), или отпустив его для восстановления обмена (рис. XV1-27).Скорость движения, необходимая для восстановления резонанса (обычно в мм / сек степени) характеризует состояние a7Fe этого соединения по сравнению с некоторым эталонным веществом, содержащим его, например, металлическим железом. Метод NGR очень широко используется при попытке раскрыть различные химические проблемы.
Есть монография на эту тему. * Орвилл-Томас У. успехи в химии. W58, M 6. 73!。 М и ют и Ю. К. .. Гурьянова Е. Н.. Сем и Г. К.. Успехи в химии. 1970, л 4.727. * * Семин Г. К.. Бабушкина Т. А.. Якобсон Г. Г. применение ядерного квадрупольного резонанса в химии. Л. ..«Химия.» Он умер в декабре 1972 года. 536р. ••* Гольданский В. И. эффект Мессбауэра и его применение в химии М.. От Академии Наук СССР Тао. 1963.83 п. Вертхайм г. эффект Мессбауэра. С-на англ.. Правка под редакцией В. В. Скрялевского. М..«Мир», 1066.172 С. M * ssbau) химическое применение спектроскопии робского.
Сборник статей. Пер на английском языке.. ред. В. И. гойского, Л. А. Крижакского и В. В. Храпова М..«Мир» 1970. 502 стр. 30) нормальное состояние атомного ядра соответствует анатомии нуклона на его самом низком энергетическом уровне. Их непрерывное заполнение приводит к слоистой структуре атомного ядра, несколько похожей на структуру электронной оболочки атома.
Эти «магические числа» явно соответствуют полному заполнению конкретным нуклоном определенной энергетической зоны ядра, схематично показанной на рисунке 1. XVI-28(максимальное количество нуклонов для каждого типа данного уровня указано слева).Наиболее устойчивым является» двойное магическое » ядро, зона которого заполнена одновременно как протонами, так и нейтронами-«He (2p + 2l), O (8p + 8l),* Ca (20p + 20p) и др. По строению атома » есть монография о ядре.
31)интенсивность движения частиц в 8-м ядре должна быть очень высокой. Единица длины ядра — «ферма» — МО-1 ′ среднее время, за которое нуклоны, равные см, перемещаются на это расстояние-единица ядра-оценивается в 10 секунд. При пересчете температуры (из II§ 1 в пункт 12) это эквивалентно 4000 миллиардам градусов.
32) Главной особенностью ядерной силы является ее очень важный размер (в 10 м раз сильнее силы тяжести) и очень малый радиус действия. Последний составляет всего около 3-10 см. То есть нуклоны могут взаимодействовать только со своими ближайшими соседями. 33) природа силы сжатия нейтронов протонами интерпретируется как эффект, обусловленный ее возникновением при обмене заряженных ПЛН по схеме： ©-<адрес>-<адрес>-<адрес>-<адрес> Рисунок Xv1-28.Предложена схема последовательности уровней ядерной энергии. П + п п + п Р + I «+ п П + Я * + Р п + п п + п
Эта теория (Юкава, 1935) правильно предсказала ее природу, поскольку она была разработана еще до открытия пионов. Она объясняет силу сокращений между нуклонами одного и того же типа. Но они могут быть объяснены на основе обмена нейтрального пиона (i°). 34) в отличие от силы сжатия, взаимное отталкивание действует между всеми отдельными положительными ядерными зарядами. Таким образом, он быстро увеличивается с увеличением общего ядерного заряда(рисунок XVI-29).
Сильный заряд нейтронов определенными «разбавлениями» ядер ослабляет силу отталкивания CLOi больше, чем силу слияния, что приводит к повышению устойчивости. Это определяет общий характер изменения ядерного состава (рисунок XVI-19). 35) зависимость массы частицы (t) от скорости (a) показана на рисунке. Из XVI-30 видно, что заметное увеличение массы происходит только при очень высокой скорости.
Именно поэтому даже в случае 10 млн км / с прирост составляет 12% и удваивается ХVI-29.Схема энергетического взаимодействия в ядре. Фигура * Намнровский П. Е. современное модальное ядро. М. Atomzdat. I960. 302 секунды. Строение атома nucleus. In английский. Д. М. Петрунян. М.. Атомздат, К67. 165 секунд. Адлер И. внутри ядра. М от английского пер. Атомздат. 1968, 147р.
Масса достигается только при скорости 26 млн км /с. напротив, в условиях еще более высоких скоростей она асимптотически приближается к бесконечности и резко возрастает со скоростью, равной скорости света в вакууме (3-10 см / с).Последнее недостижимо для частиц с ненулевой массой покоя (то). Конечно, покой самой частицы следует понимать только как отсутствие ее механического движения. «Весь мир, все равновесие относительно、 1 или иное средство только по отношению к определенной форме движения » (Энгельс).
36) при переходе из вакуума в другую прозрачную среду скорость света уменьшается пропорционально увеличению показателя преломления среды. Таким образом, возможны случаи, когда движение частиц со скоростью, превышающей скорость света (в данной среде). С. И. подобный случай впервые наблюдался в лаборатории Вавилова по поводу движения очень быстрых электронов в некоторых жидкостях, в результате чего возникло характерное свечение (П. А. Черенков, 1934).
Этот эффект практичен при изучении высокоскоростных частиц (таких как космические лучи). 37) из приведенного выше текста мы видим, что закон сохранения веса в химических реакциях(i§ 2) не совсем точен. Почти все такие реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии, поэтому масса реагирующего вещества должна соответственно изменяться.
Но энергетический эффект в 1 ккал соответствует изменению массы только n * 5-IO » 11 г. согласно расчету каждого грамма реагента, наиболее энергоемкой из всех обычных химических реакций является термическая диссоциация молекул водорода. Энергия этой реакции составляет 1 г, около 50 ккал, что соответствует изменению массы всего на 2,5 * 10 ″ * г. Это значение значительно превышает обычную точность измерения, поэтому рассматриваемый закон имеет все значение для химической практики. Но было бы неправильно называть это законом сохранения массы. В 03 45 штрих в / с Рисунок XVI-EO. Зависимость от скорости движения массы.
Смотрите также:
| Естественная радиоактивность | Превращение элементов |
| Изотопы | Искусственная радиоактивность |
