Билет8. Строение ядра атомов: состав ядра, природа ядерных сил, изотопы, изобары. Строение атома. Изотопы

Атом – одноядерная, неделимая химическим путем частица химического элемента, носитель свойства вещества.

Вещества состоят из атомов. Сам атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженного электронного облака. В целом атом электронейтрален. Размер атома полностью определяется размером его электронного облака, поскольку размер ядра ничтожно мал по сравнению с размером электронного облака. Ядро состоит из Z положительно заряженных протонов и N нейтронов, которые не несут на себе заряд. Таким образом, заряд ядра определятся только количеством протонов и равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Положительный заряд ядра компенсируется отрицательно заряженными электронами (заряд электрона -1 в условных единицах), которые формируют электронное облако. Количество электронов равно количеству протонов. Массы протонов и нейтронов равны. Масса атома определятся массой его ядра, поскольку масса электрона примерно в 1850 раз меньше массы протона и нейтрона и в расчетах редко учитывается.

Нуклиды – вид атомов, характеризующийся определённым массовым числом, атомным номером и энергетическим состоянием ядер и имеющий время жизни, достаточное для наблюдения.

Нуклиды делятся на стабильные и радиоактивные (радионуклиды, радиоактивные изотопы). Стабильные нуклиды не испытывают спонтанных радиоактивных превращений из основного состояния ядра. Радионуклиды путём радиоактивных превращений переходят в другие нуклиды. В зависимости от типа распада, образуются либо другой нуклид того же самого элемента, либо нуклид другого элемента с тем же массовым числом, либо два или несколько новых нуклидов.

Среди радионуклидов выделяются короткоживущие и долгоживущие. Короткоживущие радионуклиды либо являются членами природные радиоактивных рядов, либо непрерывно образуются в результате ядерных реакций, вызываемых космическим излучением. Радионуклиды, существующие на Земле с момента её формирования, часто называют природными долгоживущими , или примордиальными радионуклидами; такие нуклиды имеют период полураспада. Для каждого элемента были искусственно получены радионуклиды; для элементов с атомным номером (т. е. числом протонов), близким к одному из «магических чисел», количество известных нуклидов может доходить до нескольких десятков. Наибольшим количеством известных нуклидов – 46 – обладает ртуть.

Изотопы – разновидности атомов какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа. Название связано с тем, что все изотопы одного атома помещаются в одно и то же место (в одну клетку) таблицы Менделеева. Химические свойства атома зависят от строения электронной оболочки, которая, в свою очередь, определяется в основном зарядом ядра Z (то есть количеством протонов в нём) и почти не зависят от его массового числа A (то есть суммарного числа протонов Z и нейтронов N). Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов.

Изобары – нуклиды разных элементов, имеющие одинаковое массовое число; например, изобарами являются 40 Ar, 40 K, 40 Ca.

Число нуклонов (массовое число) A = N + Z в ядрах-изобарах одинаково, значит, числа протонов Z и нейтронов N различаются: Z 1 ≠ Z 2 , N 1 ≠ N 2. Совокупность нуклидов с одинаковым A, но разным Z называют изобарической цепочкой.

Радиоактивные семейства (ряды) – генетически связанные последовательным радиоактивным распадом цепочки (ряды) ядер естественного происхождения.

Характеристика основных видов ионизирующего излучения. Единицы радиоактивности. Закон радиоактивного распада. Период радиоактивного распада. Понятие об единицах радиоактивности. Дозовые поля облучения.

Ионизирующее излучение - это излучения, взаимодействие которых с веществом вызывает или приводит к образованию в этой среде ионов.

Наиболее разнообразны по видам ионизирующих излучений так называемые радиоактивные излучения, образующиеся в результате самопроизвольного радиоактивного распада атомных ядер элементов с изменением физических и химических свойств последних. Элементы, обладающие способностью радиоактивного распада, называются радиоактивными .

Различные виды ионизирующих излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают различной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Источники радиации бывают искусственными , созданными человеком, и естественными , присутствующими в природе, и не зависящими от человека. Полностью освободиться от воздействия естественных источников радиации космического и земного происхождения практически невозможно.

Опасность ионизирующего излучения ожидает человека не только из окружающей среды, т.е. при внешнем облучении, но внутри него самого, если источники ионизирующего излучения попали при дыхании, питье воды и потреблении пищи внутрь. Такое облучение называется внутренним .

Установлено, что из всех естественных источников радиации наибольшую опасность представляет радон – невидимый тяжелый газ без вкуса и запаха. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация существенно различается для различных точек земного шара. Основное излучение от радона человек получает, находясь в закрытом, изолированном, непроветриваемом помещении.

При радиоактивном распаде имеют место три основных вида ионизирующих излучений: альфа, бета и гамма.

Альфа-излучение задерживается небольшими препятствиями и практически не

способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма. Пути проникновения могут быть разными: через открытую рану, с пищей, водой, с вдыхаемым воздухом или паром. В этом случае они становятся чрезвычайно опасными.

Бета-излучение представляет собой поток электронов, образующихся при распаде ядер как естественных, так и искусственных радиоактивных элементов. Бета-излучения обладают большей проникающей способностью по сравнению с альфа-частицами, поэтому и для защиты от них требуются более плотные и толстые экраны. Разновидностью бета-излучений, образующихся при распаде некоторых искусственных радиоактивных элементов, являются позитроны . Они отличаются от электронов лишь положительным зарядом, поэтому при воздействии на поток лучей магнитным полем они отклоняются в противоположную сторону.

Единицы измерения радиоактивности – это единицы измерения активности радиоактивных элементов в препаратах и в различных средах. Активность радиоактивного препарата в международной системе единиц (СИ) измеряется числом атомов распада в секунду (расп/сек). Допускается применение внесистемных единиц: расп/мин и кюри. Для смеси нескольких радиоактивных элементов (или изотопов) указывается активность каждого из них. Удельная активность измеряется в:

расп/сек ∙ м 3 или расп/сек ∙ кг (внесистемные единицы: Ки/см 3 , Ки/г). С единицами радиоактивности тесно связаны единицы радиоактивных излучений, характеризующие выход излучений из источника и их поле. В этих единицах в системе СИ – измеряются плотность потока частиц – частица/сек ∙ м 2 ; интенсивность излучения – Вт/м 2 , поглощенная доза излучения – Дж/кг; мощность поглощенной дозы излучения – Вт/кг; экспозиционная доза рентгеновского и γ-излучений – Кл/кг; мощность экспозиционной дозы рентгеновского и γ-излучений – А/кг.

Закон радиоактивного распада – физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце. Открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом, каждый из которых впоследствии был награжден Нобелевской премией.

Радиоактивный распад – спонтанное изменение состава (заряда Z, массового

числа A) или внутреннего строения нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц, гамма-квантов и ядерных фрагментов. Процесс радиоактивного распада также называют радиоактивностью, а соответствующие ядра (нуклиды, изотопы и химические элементы) радиоактивными. Радиоактивными называют также вещества, содержащие радиоактивные ядра.

Радиоактивность – неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения – радиацией.

Воздействие радиации на человека называют облучением . Причиной воздействия является передача энергии излучения клеткам организма. Облучение вызывает нарушение обмена веществ, лейкоз и злокачественные опухоли, изменение структуры клеток, лучевое бесплодие, лучевую катаракту, лучевой ожог, лучевую болезнь.

Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, в связи с чем, для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых.

Естественная радиоактивность – самопроизвольный распад атомных ядер, встречающихся в природе.

Искусственная радиоактивность – самопроизвольный распад атомных ядер, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.

Дозовые поля облучения – величина, используемая для оценки степени воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, живые организмы и их ткани. Единица экспозиционной дозы в системе СИ – кулон на килограмм (Кл/кг). Кулон на килограмм равен экспозиционной дозе, при которой все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в объеме воздуха массой 1 кг, производят в воздухе ионы, несущие электрический заряд каждого знака 1 Кл.

В рентгенах измеряют количество генерированного излучения или экспозиционную дозу.

Единица поглощенной дозы в системе СИ – грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж.

6. Радиоактивные превращения. Взаимодействие ˠ-квантов с веществом. Альфа и бета распад радионуклидов. Понятие о РИР и ПИР.

Радиоактивные превращения – самопроизвольные превращения одних ядер в другие ядра. Радиоактивные превращения сопровождаются испусканием различных частиц. Видами радиоактивных превращений являются альфа-распад и бета-распад.

Альфа-распад – вид самопроизвольного радиоактивного превращения тяжелых атомных ядер, который сопровождается испусканием альфа-частиц из ядра. В результате альфа-распада исходный элемент смещается на два номера к началу периодической системы Менделеева.

Бета-распад – тип радиоактивного превращения нестабильных атомных ядер, обусловленный слабым взаимодействием и связанный со взаимным превращением нейтронов и протонов в атомных ядрах. Различают: 1) бета-минус-распад, при котором из ядра вылетает электрон и заряд ядра увеличивается на единицу; 2) бета-плюс-распад, при котором из ядра вылетает позитрон и заряд ядра уменьшается на единицу.

Гамма- и рентгеновское излучения представляют собой электромагнитные волны. Рентгеновское излучение возникает при взаимодействии заряженных частиц с атомами вещества, а гамма-излучение испускается при переходе атомных ядер из возбуждённых состояний в состояние с меньшей энергией. Длина волны гамма-излучения обычно менее 0,2 нанометров. Для этих видов излучения не существует понятий пробега, потерь энергии на единицу пути. Гамма-лучи, проходя через вещество, взаимодействуют как с электронами, так и с ядрами атомов среды (вещества). В результате взаимодействия интенсивность лучей уменьшается.

Поглощение гамма-квантов веществом обусловлено в основном тремя процессами: фотоэффектом, комптоновским рассеянием и рождением в кулоновском поле ядра электрон-позитронных пар.

Распад, сопровождающийся испусканием альфа-частиц, назвали альфа-распадом; распад, сопровождающийся испусканием бета-частиц, был назван бета-распадом (в настоящее время известно, что существуют типы бета-распада без испускания бета-частиц, однако бета-распад всегда сопровождается испусканием нейтрино или антинейтрино). Термин «гамма-распад» применяется редко; испускание ядром гамма-

) A = N + Z в ядрах-изобарах одинаково, числа протонов Z и нейтронов N различаются: $Z\_1\; \backslash ne\; Z\_2$, $N\_1\; \backslash ne\; N\_2$. Совокупность нуклидов с одинаковым A , но разным Z называют изобарической цепочкой. В то время как массовое число изобаров одинаково, их атомные массы совпадают лишь приближённо. Зависимость атомной массы (или избытка массы) от Z в изобарической цепочке показывает направление возможных бета-распадов . Эта зависимость в первом приближении представляет собой параболу (см. формула Вайцзеккера) - сечение долины стабильности плоскостью A = const .

Примордиальные изобарные пары и триады

Существуют 59 примордиальных изобарных пар и 9 примордиальных изобарных триад, которые в основном включают в себя стабильные изотопы элементов с чётными Z, отличающимися на 2 единицы. Если учитывать только стабильные нуклиды, то существуют 48 изобарных пар и 1 изобарная триада:

Примордиальные изобарные пары

№	Массовое число	Изобарная пара	№	Массовое число	Изобарная пара	№	Массовое число	Изобарная пара
1	36	$\backslash mathsf\{\_\{16\}S\; \backslash \; \backslash \; \_\{18\}Ar\}$	21	104	$\backslash mathsf\{\_\{44\}Ru\; \backslash \; \backslash \; \_\{46\}Pd\}$	41	150	$\backslash mathsf\{\_\{60\}Nd\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{62\}Sm\}$
2	46	$\backslash mathsf\{\_\{20\}Ca\; \backslash \; \backslash \; \_\{22\}Ti\}$	22	106	$\backslash mathsf\{\_\{46\}Pd\; \backslash \; \backslash \; \_\{48\}Cd\}$	42	152	$\backslash mathsf\{\_\{62\}Sm\; \backslash \; \backslash \; \_\{64\}Gd\}$ (α)
3	48	$\backslash mathsf\{\_\{20\}Ca\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{22\}Ti\}$	23	108	$\backslash mathsf\{\_\{46\}Pd\; \backslash \; \backslash \; \_\{48\}Cd\}$	43	154	$\backslash mathsf\{\_\{62\}Sm\; \backslash \; \backslash \; \_\{64\}Gd\}$
4	54	$\backslash mathsf\{\_\{24\}Cr\; \backslash \; \backslash \; \_\{26\}Fe\}$	24	110	$\backslash mathsf\{\_\{46\}Pd\; \backslash \; \backslash \; \_\{48\}Cd\}$	44	156	$\backslash mathsf\{\_\{64\}Gd\; \backslash \; \backslash \; \_\{66\}Dy\}$
5	58	$\backslash mathsf\{\_\{26\}Fe\; \backslash \; \backslash \; \_\{28\}Ni\}$	25	112	$\backslash mathsf\{\_\{48\}Cd\; \backslash \; \backslash \; \_\{50\}Sn\}$	45	158	$\backslash mathsf\{\_\{64\}Gd\; \backslash \; \backslash \; \_\{66\}Dy\}$
6	64	$\backslash mathsf\{\_\{28\}Ni\; \backslash \; \backslash \; \_\{30\}Zn\}$	26	113	$\backslash mathsf\{\_\{48\}Cd\}$ (β −)$\backslash mathsf\{\_\{49\}In\}$	46	160	$\backslash mathsf\{\_\{64\}Gd\; \backslash \; \backslash \; \_\{66\}Dy\}$
7	70	$\backslash mathsf\{\_\{30\}Zn\; \backslash \; \backslash \; \_\{32\}Ge\}$	27	114	$\backslash mathsf\{\_\{48\}Cd\; \backslash \; \backslash \; \_\{50\}Sn\}$	47	162	$\backslash mathsf\{\_\{66\}Dy\; \backslash \; \backslash \; \_\{68\}Er\}$
8	74	$\backslash mathsf\{\_\{32\}Ge\; \backslash \; \backslash \; \_\{34\}Ge\}$	28	115	$\backslash mathsf\{\_\{49\}In\}$ (β −) $\backslash mathsf\{\_\{50\}Sn\}$	48	164	$\backslash mathsf\{\_\{66\}Dy\; \backslash \; \backslash \; \_\{68\}Er\}$
9	76	$\backslash mathsf\{\_\{32\}Ge\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{34\}Se\}$	29	116	$\backslash mathsf\{\_\{48\}Cd\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{50\}Sn\}$	49	168	$\backslash mathsf\{\_\{68\}Er\; \backslash \; \backslash \; \_\{70\}Yb\}$
10	78	$\backslash mathsf\{\_\{34\}Se\; \backslash \; \backslash \; \_\{36\}Kr\}$	30	120	$\backslash mathsf\{\_\{50\}Sn\; \backslash \; \backslash \; \_\{52\}Te\}$	50	170	$\backslash mathsf\{\_\{68\}Er\; \backslash \; \backslash \; \_\{70\}Yb\}$
11	80	$\backslash mathsf\{\_\{34\}Se\; \backslash \; \backslash \; \_\{36\}Kr\}$	31	122	$\backslash mathsf\{\_\{50\}Sn\; \backslash \; \backslash \; \_\{52\}Te\}$	51	174	$\backslash mathsf\{\_\{70\}Yb\; \backslash \; \backslash \; \_\{72\}Hf\}$ (α)
12	82	$\backslash mathsf\{\_\{34\}Se\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{36\}Kr\}$	32	123	$\backslash mathsf\{\_\{51\}Sb\; \backslash \; \backslash \; \_\{52\}Te\}$	52	184	$\backslash mathsf\{\_\{74\}W\; \backslash \; \backslash \; \_\{76\}Os\}$
13	84	$\backslash mathsf\{\_\{36\}Kr\; \backslash \; \backslash \; \_\{36\}Sr\}$	33	126	$\backslash mathsf\{\_\{52\}Te\; \backslash \; \backslash \; \_\{54\}Xe\}$	53	186	$\backslash mathsf\{\_\{74\}W\; \backslash \; \backslash \; \_\{76\}Os\}$ (α)
14	86	$\backslash mathsf\{\_\{36\}Kr\; \backslash \; \backslash \; \_\{38\}Sr\}$	34	128	$\backslash mathsf\{\_\{52\}Te\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{54\}Xe\}$	54	187	$\backslash mathsf\{\_\{75\}Re\}$ (β − , α) $\backslash mathsf\{\_\{76\}Os\}$
15	87	$\backslash mathsf\{\_\{37\}Rb\}$ (β −) $\backslash mathsf\{\_\{38\}Sr\}$	35	132	$\backslash mathsf\{\_\{54\}Xe\; \backslash \; \backslash \; \_\{56\}Ba\}$	55	190	$\backslash mathsf\{\_\{76\}Os\; \backslash \; \backslash \; \_\{78\}Pt\}$ (α)
16	92	$\backslash mathsf\{\_\{40\}Zr\; \backslash \; \backslash \; \_\{42\}Mo\}$	36	134	$\backslash mathsf\{\_\{54\}Xe\; \backslash \; \backslash \; \_\{56\}Ba\}$	56	192	$\backslash mathsf\{\_\{76\}Os\; \backslash \; \backslash \; \_\{78\}Pt\}$
17	94	$\backslash mathsf\{\_\{40\}Kr\; \backslash \; \backslash \; \_\{42\}Mo\}$	37	142	$\backslash mathsf\{\_\{58\}Ce\; \backslash \; \backslash \; \_\{60\}Nd\}$	57	196	$\backslash mathsf\{\_\{78\}Pt\; \backslash \; \backslash \; \_\{80\}Hg\}$
18	98	$\backslash mathsf\{\_\{42\}Mo\; \backslash \; \backslash \; \_\{44\}Ru\}$	38	144	$\backslash mathsf\{\_\{60\}Nd\}$ (α) $\backslash mathsf\{\_\{62\}Sm\}$	58	198	$\backslash mathsf\{\_\{78\}Pt\; \backslash \; \backslash \; \_\{80\}Hg\}$
19	100	$\backslash mathsf\{\_\{42\}Mo\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{44\}Ru\}$	39	146	$\backslash mathsf\{\_\{60\}Nd\; \backslash \; \backslash \; \_\{62\}Sm\}$ (α)	59	204	$\backslash mathsf\{\_\{80\}Hg\; \backslash \; \backslash \; \_\{82\}Pb\}$
20	102	$\backslash mathsf\{\_\{44\}Ru\; \backslash \; \backslash \; \_\{46\}Pd\}$	40	148	$\backslash mathsf\{\_\{60\}Nd\; \backslash \; \backslash \; \_\{62\}Sm\}$ (α)

Примордиальные изобарные триады

№	Массовое число	Изобарная триада
1	40	$\backslash mathsf\{\_\{18\}Ar\; \backslash \; \backslash \; \_\{19\}K\}$ (β + , β − , ε) $\backslash mathsf\{\_\{20\}Ca\}$
2	50	$\backslash mathsf\{\_\{22\}Ti\; \backslash \; \backslash \; \_\{23\}V\}$ (β + , β −) $\backslash mathsf\{\_\{24\}Cr\}$
3	96	$\backslash mathsf\{\_\{40\}Zr\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{42\}Mo\; \backslash \; \backslash \; \_\{44\}Ru\}$
4	124	$\backslash mathsf\{\_\{50\}Sn\; \backslash \; \backslash \; \_\{52\}Te\; \backslash \; \backslash \; \_\{54\}Xe\}$
5	130	$\backslash mathsf\{\_\{52\}Te\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{54\}Xe\; \backslash \; \backslash \; \_\{56\}Ba\}$ (2ε)
6	136	$\backslash mathsf\{\_\{54\}Xe\}$ (2β −) $\backslash mathsf\{\_\{56\}Ba\; \backslash \; \backslash \; \_\{58\}Ce\}$
7	138	$\backslash mathsf\{\_\{56\}Ba\; \backslash \; \backslash \; \_\{57\}La\}$ (ε, β −) $\backslash mathsf\{\_\{58\}Ce\}$
8	176	$\backslash mathsf\{\_\{70\}Yb\; \backslash \; \backslash \; \_\{71\}Lu\}$ (β −) $\backslash mathsf\{\_\{72\}Hf\}$
9	180	$\backslash mathsf\{\_\{72\}Hf\; \backslash \; \backslash \; \_\{73\}Ta\}$ (изомер) $\backslash mathsf\{\_\{74\}W\}$ (α)

В масс-спектрометрии

В масс-спектрометрии изобарами называются как ядра с одинаковым массовым числом, так и молекулы с (приблизительно) одинаковой молекулярной массой. Так, молекулы 16 O 1 H 2 H (полутяжёлой воды) являются молекулярными изобарами к атому 19 F . Ионы таких молекул и атомов имеют почти одинаковое отношение масса/заряд (при равном заряде) и, следовательно, движутся в электромагнитных полях масс-спектрометра по почти одинаковой траектории, являясь источником фона для своих изобар.

См. также

Напишите отзыв о статье "Изобары"

Примечания

Литература

• Б. М. Яворский, А. А. Детлаф, А. К. Лебедев. Справочник по физике. - М .: «ОНИКС», «Мир и Образование», 2006. - 1056 с. - 7 000 экз. - ISBN 5-488-00330-4 .

Отрывок, характеризующий Изобары

– Нездорова, что ли? От страха министра, как нынче этот болван Алпатыч сказал.
– Нет, mon pere. [батюшка.]
Как ни неудачно попала m lle Bourienne на предмет разговора, она не остановилась и болтала об оранжереях, о красоте нового распустившегося цветка, и князь после супа смягчился.
После обеда он прошел к невестке. Маленькая княгиня сидела за маленьким столиком и болтала с Машей, горничной. Она побледнела, увидав свекора.
Маленькая княгиня очень переменилась. Она скорее была дурна, нежели хороша, теперь. Щеки опустились, губа поднялась кверху, глаза были обтянуты книзу.
– Да, тяжесть какая то, – отвечала она на вопрос князя, что она чувствует.
– Не нужно ли чего?
– Нет, merci, mon pere. [благодарю, батюшка.]
– Ну, хорошо, хорошо.
Он вышел и дошел до официантской. Алпатыч, нагнув голову, стоял в официантской.
– Закидана дорога?
– Закидана, ваше сиятельство; простите, ради Бога, по одной глупости.
Князь перебил его и засмеялся своим неестественным смехом.
– Ну, хорошо, хорошо.
Он протянул руку, которую поцеловал Алпатыч, и прошел в кабинет.
Вечером приехал князь Василий. Его встретили на прешпекте (так назывался проспект) кучера и официанты, с криком провезли его возки и сани к флигелю по нарочно засыпанной снегом дороге.
Князю Василью и Анатолю были отведены отдельные комнаты.
Анатоль сидел, сняв камзол и подпершись руками в бока, перед столом, на угол которого он, улыбаясь, пристально и рассеянно устремил свои прекрасные большие глаза. На всю жизнь свою он смотрел как на непрерывное увеселение, которое кто то такой почему то обязался устроить для него. Так же и теперь он смотрел на свою поездку к злому старику и к богатой уродливой наследнице. Всё это могло выйти, по его предположению, очень хорошо и забавно. А отчего же не жениться, коли она очень богата? Это никогда не мешает, думал Анатоль.
Он выбрился, надушился с тщательностью и щегольством, сделавшимися его привычкою, и с прирожденным ему добродушно победительным выражением, высоко неся красивую голову, вошел в комнату к отцу. Около князя Василья хлопотали его два камердинера, одевая его; он сам оживленно оглядывался вокруг себя и весело кивнул входившему сыну, как будто он говорил: «Так, таким мне тебя и надо!»
– Нет, без шуток, батюшка, она очень уродлива? А? – спросил он, как бы продолжая разговор, не раз веденный во время путешествия.
– Полно. Глупости! Главное дело – старайся быть почтителен и благоразумен с старым князем.
– Ежели он будет браниться, я уйду, – сказал Анатоль. – Я этих стариков терпеть не могу. А?
– Помни, что для тебя от этого зависит всё.
В это время в девичьей не только был известен приезд министра с сыном, но внешний вид их обоих был уже подробно описан. Княжна Марья сидела одна в своей комнате и тщетно пыталась преодолеть свое внутреннее волнение.
«Зачем они писали, зачем Лиза говорила мне про это? Ведь этого не может быть! – говорила она себе, взглядывая в зеркало. – Как я выйду в гостиную? Ежели бы он даже мне понравился, я бы не могла быть теперь с ним сама собою». Одна мысль о взгляде ее отца приводила ее в ужас.
Маленькая княгиня и m lle Bourienne получили уже все нужные сведения от горничной Маши о том, какой румяный, чернобровый красавец был министерский сын, и о том, как папенька их насилу ноги проволок на лестницу, а он, как орел, шагая по три ступеньки, пробежал зa ним. Получив эти сведения, маленькая княгиня с m lle Bourienne,еще из коридора слышные своими оживленно переговаривавшими голосами, вошли в комнату княжны.
– Ils sont arrives, Marieie, [Они приехали, Мари,] вы знаете? – сказала маленькая княгиня, переваливаясь своим животом и тяжело опускаясь на кресло.
Она уже не была в той блузе, в которой сидела поутру, а на ней было одно из лучших ее платьев; голова ее была тщательно убрана, и на лице ее было оживление, не скрывавшее, однако, опустившихся и помертвевших очертаний лица. В том наряде, в котором она бывала обыкновенно в обществах в Петербурге, еще заметнее было, как много она подурнела. На m lle Bourienne тоже появилось уже незаметно какое то усовершенствование наряда, которое придавало ее хорошенькому, свеженькому лицу еще более привлекательности.
– Eh bien, et vous restez comme vous etes, chere princesse? – заговорила она. – On va venir annoncer, que ces messieurs sont au salon; il faudra descendre, et vous ne faites pas un petit brin de toilette! [Ну, а вы остаетесь, в чем были, княжна? Сейчас придут сказать, что они вышли. Надо будет итти вниз, а вы хоть бы чуть чуть принарядились!]
Маленькая княгиня поднялась с кресла, позвонила горничную и поспешно и весело принялась придумывать наряд для княжны Марьи и приводить его в исполнение. Княжна Марья чувствовала себя оскорбленной в чувстве собственного достоинства тем, что приезд обещанного ей жениха волновал ее, и еще более она была оскорблена тем, что обе ее подруги и не предполагали, чтобы это могло быть иначе. Сказать им, как ей совестно было за себя и за них, это значило выдать свое волнение; кроме того отказаться от наряжения, которое предлагали ей, повело бы к продолжительным шуткам и настаиваниям. Она вспыхнула, прекрасные глаза ее потухли, лицо ее покрылось пятнами и с тем некрасивым выражением жертвы, чаще всего останавливающемся на ее лице, она отдалась во власть m lle Bourienne и Лизы. Обе женщины заботились совершенно искренно о том, чтобы сделать ее красивой. Она была так дурна, что ни одной из них не могла притти мысль о соперничестве с нею; поэтому они совершенно искренно, с тем наивным и твердым убеждением женщин, что наряд может сделать лицо красивым, принялись за ее одеванье.
– Нет, право, ma bonne amie, [мой добрый друг,] это платье нехорошо, – говорила Лиза, издалека боком взглядывая на княжну. – Вели подать, у тебя там есть масака. Право! Что ж, ведь это, может быть, судьба жизни решается. А это слишком светло, нехорошо, нет, нехорошо!
Нехорошо было не платье, но лицо и вся фигура княжны, но этого не чувствовали m lle Bourienne и маленькая княгиня; им все казалось, что ежели приложить голубую ленту к волосам, зачесанным кверху, и спустить голубой шарф с коричневого платья и т. п., то всё будет хорошо. Они забывали, что испуганное лицо и фигуру нельзя было изменить, и потому, как они ни видоизменяли раму и украшение этого лица, само лицо оставалось жалко и некрасиво. После двух или трех перемен, которым покорно подчинялась княжна Марья, в ту минуту, как она была зачесана кверху (прическа, совершенно изменявшая и портившая ее лицо), в голубом шарфе и масака нарядном платье, маленькая княгиня раза два обошла кругом нее, маленькой ручкой оправила тут складку платья, там подернула шарф и посмотрела, склонив голову, то с той, то с другой стороны.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.

Химический элемент однозначно характеризуется атомным номером Z , совпадающим с числом протонов в ядре.
Ядро с данным числом протонов Z может иметь разное число нейтронов N . Протоны и нейтроны вместе называются нуклонами. Конкретное ядро с данными Z, N называется нуклидом.
Массовым числом называется полное число нуклонов в ядре: A = Z + N .
Так как массы протонов и нейтронов очень близки (mn/mp = 1,0014 )

Ядерные силы. Существование ядер возможно только в том случае, если между нуклонами действуют силы особой природы, противодействующие электростатическому отталкиванию протонов и сжимающие все нуклоны в малой области пространства. Такие силы не могут иметь ни электростатическую природу (наоборот, эти силы должны сильно притягивать протоны), ни гравитационную природу (численно сила гравитационного притяжения слишком мала, чтобы воспрепятствовать значительному электростатическому отталкиванию). Эти новые силы получили название ядерных сил, а порождающее эти силы взаимодействие называется сильным.

Экспериментально установлены следующие свойства ядерных сил.

1. Эти силы одинаковы по величине, независимо от того, действуют ли они между двумя протонами, протоном и нейтроном или двумя нейтронами (зарядовая независимость ядерных сил).

2. Эти силы имеют короткодействующий характер, т.е. обращаются в нуль, если расстояние между нуклонами превышает размер ядра.

3. В области действия ядерных сил эти силы очень велики (по сравнению с электромагнитными или, тем более, гравитационными силами) и являются силами притяжения вплоть до расстояний порядка R0 , где они сменяются силами отталкивания. Таким образом, нуклоны в ядрах удерживаются в области пространства радиусом R > R0 , однако атомные ядра невозможно сжать до меньших размеров.

Изотопы – атомы одного элемента, которые имеют разные массовые числа

Атомы изотопов одного элемена имеют одинаковое число протонов, и отличаютсядруг от друга числом нейтронов

например: водород имеет три изотопа: протий 1 1 Н, дейтирий 2 1 Н, тритий 3 1 Н

Изобары - нуклиды разных элементов, имеющие одинаковое массовое число; например, изобарами являются 40 Ar, 40 K, 40 Ca.

Билет 11. Природа и виды внутримолекулярной химической связи. Примеры соединений с различными видами хим.связи

Различают четыре типа химических связей: ионную, ковалентную, металлическую и водородную.

Ионная химическая связь - это связь, образовавшаяся за счет электростатического притяжения катионов к анионам.

Ковалентная химическая связь - это связь, возникающая между атомами за счет образования общих электронных пар.

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи рассмотрим на классическом примере образования иона аммония NH4+:

Металлическая связь
Связь в металлах и сплавах, которую выполняют относительно свободные электроны между ионами металлов в металлической кристаллической решетке, называют металлической.Такая связь ненаправленная, ненасыщенная, характеризуется небольшим числом валентных электронов и большим числом свободных орбиталей, что характерно для атомов металлов. Схема образования металлической связи (М - металл):

_
М 0 - nе <-> М n+

Водородная связь

Химическую связь между положительно поляризованными атомами водорода одной молекулы (или ее части) и отрицательно поляризованными атомами сильно электроотрицательных элементов, имеющих неподеленные электронные пары другой молекулы (или ее части), называют водородной.

В биополимерах - белках (вторичная структура) имеется внутримолекулярная водородная связь между карбонильным кислородом и водородом аминогруппы.

Молекулы полинуклеотидов - ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) представляют собой двойные спирали, в которых две цепи нуклеотидов связаны друг с другом водородными связями. При этом действует принцип комплементарности, то есть эти связи образуются между определенными парами, состоящими из пуринового и пиримидинового оснований: против аденинового нуклеотида (А) располагается тиминовый (Т), а против гуанинового (Г) - цитозиновый (Ц).

Вещества с водородной связью имеют молекулярные кристаллические решетки.

Билет 12. основные положения метода ВС на примере образования катиона NH 4

Разновидность атомов, ядра которых имеют определенное число нуклонов (протонов и нейтронов), называется нуклидом.

Символическая запись нуклидов включает химический символ ядра Х и индексы слева внизу “Z” (число протонов в ядре) и “А” слева вверху- полное число нуклонов. Например,

В зависимости от содержания нуклонов нуклиды могут быть объединены в различные группы: изотопы, изобары, изотоны.

Изотопными нуклидами (изотопами) называются нуклиды, имеющие одинаковое число протонов. Они различаются только числом нейтронов. Поэтому все изотопы принадлежат одному и тому же химическому элементу. Так, например, изотопы

являются изотопами одного и того же элемента урана (Z= const).

Поскольку изотопы имеют одинаковое число протонов и одинаковое строение электронных оболочек, то они являются атомами близнецами- их химические свойства практически совпадают. Исключение составляют изотопы водорода - протий Н, дейтерийD, тритийТ, которые из-за слишком большого относительного различия атомных масс существенно отличаются по физико-химическим свойствам (таблица 2.1).

Таблица 2.1 Сравнение свойств обычной и тяжелой воды

	Свойства
	Температура кипения, 0 С
	Критическая температура, 0 С
	Плотность жидкости при 298,15 К, кг/ дм 3
	Диэлектрическая проницаемость при 298,15 К
	Температура максимальной плотности, 0 С
	Температура плавления, 0 С
	Плотность льда в точке плавления, кг/ дм 3

Химические превращения с тяжелым водородом происходят медленнее, чем с его легким изотопом.

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.

Изобарами называют разновидность нуклидов, ядра которых имеют разное число и протонов и нейтронов, но имеют одинаковое число нуклонов. Пример изобаров: Тi иСа.

Поэтому можно сказать, что нуклиды с одинаковым числом протонов– это разные изотопы одного элемента; нуклиды с одинаковым числом нуклонов– это изобары; нуклиды с одинаковым числом нейтронов – изотоны.

2.4 Энергия ядра

Энергия является одной из важнейших характеристик протекания любых физических процессов. В ядерной физике ее роль особенно велика, поскольку незыблемость закона сохране6ния энергии позволяет делать точные расчеты даже в тех случаях, когда многие детали явлений остаются неизвестными. Применительно к ядру рассмотрим несколько различных форм энергии.

2.4.1 Энергия покоя

В соответствии с теорией относительности массе атома m можно сопоставить полную энергию покоя

Если в этой формуле с выражать в метрах на секунду, а m  в килограммах,то Е 0 получится в джоулях. Обозначим через m 0 единицу атомной массы, выраженную в килограммах: m 0 = 1,66∙10 -27 кг. Тогда m= m 0 А r и Е 0 = А r · m 0 c 2 . Величину m 0 c 2 легко вычислить в джоулях, а затем в электрон-вольтах: m 0 c 2 = 931,5 Мэв. Отсюда

Е 0 = 931,5А r . (2.6)

Здесь А r относительная атомная масса, Е 0  полная энергия покоя атома, МэВ.

Задание 26.
Изотоп никеля-57 образуется при бомбардировке частицами ядер атомов железа-54. Составьте уравнения ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
Решение:
Изотоп 28-го элемента – никель-57 был получен бомбардировкой -частицами атомов железа-54. Превращение атомных ядер обуславливается их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции связаны с изменением состава ядер атомов химических элементов. С помощью ядерных реакций можно из атомов одних эле-ментов получить атомы других. Превращение атомных ядер как при естественной, так и при искусственной радиоактивности записывают в виде уравнения ядерных реакций. При этом следует помнить, что суммы массовых чисел (цифры, стоящие у символа элемента вверху слева) и алгебраические суммы зарядов (цифры, стоящие у символа элемента внизу слева) частиц в левой и правой частях равенства должны быть равны. Данную ядерную реакцию выражают уравнением:

Задание 28.
Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробным числом? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?
Решение:
Атомы, обладающие одинаковым зарядом ядра (и, следовательно, тождественными химическими свойствами), но разным числом нейтронов (а значит, и разным массовым числом), называют изотопами (от греч. слов «изос» - одинаковый и «топос» - место). Установлено, что, как правило, каждый элемент представляет собой совокупность нескольких изотопов. Именно этим объясняются значительные отклонения атомных масс многих элементов от целочисленных величин. Так, природный хлор на 75,53% состоит из изотопа 35Cl и на 24,47% из изотопа 37Cl; в результате средняя атомная масса хлора равна 35,453.

В природе встречается и другое явление, заключающееся в том, что атомы разных элементов обладают одинаковой атомной массой, но разным зарядом ядер. Такие атомы называют изобарами. Например, изотоп калия и изотоп кальция имеют одинаковые атомные массы (40), но разные заряды ядер Соответственно +19 и +20:

Задание 29.
Изотоп кремния-30 образуется при бомбардировке -частицами ядер атомов алюминия-27. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
Решение:

Часто применяют сокращённую форму записи ядерной реакции. Для данной реакции она будет иметь вид:

В скобках пишут бомбардирующую частицу, а через запятую – частицу, образующуюся при данном ядерном процессе. В сокращённых уравнениях частицы

обозначают соответственно , p, d, n, е.

Задание 31.
Изотоп углерода- 11 образуется при бомбардировке протонами ядер атомов азота- 14. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
Решение:
Превращение атомных ядер обуславливается их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции связаны с изменением состава ядер атомов химических элементов. С помощью ядерных реакций можно из атомов одних элементов получить атомы других. Превращение атомных ядер как при естественной, так и при искусственной радиоактивности записывают в виде уравнения ядерных реакций. При этом следует помнить, что суммы массовых чисел (цифры, стоящие у символа элемента вверху слева) и алгебраические суммы зарядов (цифры, стоящие у символа элемента внизу слева) частиц в левой и правой частях равенства должны быть равны. Данную ядерную реакцию выражают уравнением:

Часто применяют сокращённую форму записи ядерной реакции. Для данной реакции она будет иметь вид:

В скобках пишут бомбардирующую частицу, а через запятую – частицу, образующуюся при данном ядерном процессе. В сокращённых уравнениях частицы

обозначают соответственно , p, d, n, е.

Задание 328
Назовите три изотопа водорода. Укажите состав их ядер. Что такое тяжелая вода? Как она получается и каковы ее свойства?
Решение:
Для водорода известны три изотопа: - протий Н , - дейтерий D , - тритий Т . Протий и дейтерий встречаются в природе, тритий получен искусственно. Ядро протия состоит из одного протона, ядро дейтерия - из одного протона и одного нейтрона, а ядро трития – из одного протона и двух нейтронов.

Тяжёлая вода D 2 O – соединение дейтерия с кислородом. Тяжёлую воду получают путём электролиза природной воды. При электролизе воды разряд ионов Н + происходит значительно быстрее, чем D + , поэтому в остатке после разложения электролизом большого количества воды концентрируется D 2 O.

Тяжёлая вода D 2 O по физико-химическим свойствам отличается от Н 2 О: t пл. = 3,82 0С, t кип . = 101,42 0 С, р плот, равна 1,1050 г/см 3 (20 0 C). Заметно различаются энтальпии растворения солей в Н 2 O и D 2 O, константы диссоциации кислот и другие характеристики растворов.