Bilet8. Atom çekirdeğinin yapısı: çekirdeğin bileşimi, nükleer kuvvetlerin doğası, izotoplar, izobarlar. Atomun yapısı. İzotoplar

Atom - bir kimyasal elementin tek nükleer, kimyasal olarak bölünmez parçacığı, bir maddenin özelliklerinin taşıyıcısı.

Maddeler atomlardan oluşur. Atomun kendisi pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü bir elektron bulutundan oluşur. Genel olarak atom elektriksel olarak nötrdür. Bir atomun boyutu tamamen elektron bulutunun boyutuna göre belirlenir, çünkü çekirdeğin boyutu, elektron bulutunun boyutuna kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir. Çekirdek, Z pozitif yüklü proton ve yük taşımayan N nötrondan oluşur. Böylece çekirdeğin yükü yalnızca proton sayısıyla belirlenir ve periyodik tablodaki elementin sıra numarasına eşittir. Çekirdeğin pozitif yükü, bir elektron bulutu oluşturan negatif yüklü elektronlar (isteğe bağlı birimlerde elektron yükü -1) tarafından telafi edilir. Elektron sayısı proton sayısına eşittir. Proton ve nötronların kütleleri eşittir. Bir atomun kütlesi, çekirdeğinin kütlesi tarafından belirlenir, çünkü bir elektronun kütlesi, bir proton ve nötronun kütlesinden yaklaşık 1850 kat daha azdır ve hesaplamalarda nadiren dikkate alınır.

Nüklitler – çekirdeğinin belirli bir kütle numarası, atom numarası ve enerji durumu ile karakterize edilen ve gözlem için yeterli bir ömre sahip olan bir atom türüdür.

Nüklitler kararlı ve radyoaktif (radyonüklidler, radyoaktif izotoplar) olarak ikiye ayrılır. Stabil nüklidler, çekirdeğin temel durumundan kendiliğinden radyoaktif dönüşümlere uğramazlar. Radyonüklidler radyoaktif dönüşümler yoluyla diğer nüklidlere geçerler. Bozunma türüne bağlı olarak ya aynı elementin başka bir nüklidi oluşur, ya aynı kütle numarasına sahip başka bir elementin nüklidi ya da iki veya daha fazla yeni nüklid oluşur.

Radyonüklidler arasında kısa ömürlü ve uzun ömürlü olanlar bulunmaktadır. Kısa ömürlü Radyonüklidler ya doğal radyoaktif serinin üyeleridir ya da kozmik radyasyonun neden olduğu nükleer reaksiyonlar sonucunda sürekli olarak oluşurlar. Oluşumundan bu yana Dünya üzerinde var olan radyonüklitlere genellikle doğal denir. uzun ömürlü veya ilkel radyonüklidler; Bu tür nüklidlerin yarı ömrü vardır. Her element için radyonüklidler yapay olarak üretildi; atom numarası (yani proton sayısı) aşağıdakilerden birine yakın olan elementler için: sihirli sayılar", bilinen nüklitlerin sayısı birkaç düzineye ulaşabilir. Merkür bilinen en fazla sayıda nüklide sahiptir – 46.

İzotoplar – aynı atom (sıra) numarasına sahip fakat aynı zamanda farklı kütle numaralarına sahip bir kimyasal elementin atom çeşitleri. Bu isim, bir atomun tüm izotoplarının periyodik tablonun aynı yerine (bir hücreye) yerleştirilmesinden kaynaklanmaktadır. Bir atomun kimyasal özellikleri, elektron kabuğunun yapısına bağlıdır; bu da esas olarak Z çekirdeğinin yükü (yani içindeki proton sayısı) tarafından belirlenir ve neredeyse kütle numarasına bağlı değildir. A (yani Z protonlarının ve N nötronlarının toplam sayısı). Aynı elementin tüm izotopları aynı nükleer yüke sahiptir, yalnızca nötron sayısı farklılık gösterir.

İzobarlar – aynı kütle numarasına sahip farklı elementlerin nüklidleri; örneğin izobarlar 40 Ar, 40 K, 40 Ca'dır.

İzobar çekirdeğindeki nükleon sayısı (kütle numarası) A = N + Z aynıdır, bu da Z protonlarının ve N nötronlarının sayılarının farklı olduğu anlamına gelir: Z 1 ≠ Z 2, N 1 ≠ N 2. Bir dizi nüklid A'sı aynı fakat Z'si farklı olan zincire izobarik zincir denir.

Radyoaktif aileler (seri)– doğal kökenli çekirdeklerin ardışık radyoaktif bozunma zincirleri (sıraları) ile genetik olarak birbirine bağlanmış.

Ana türlerin özellikleri iyonlaştırıcı radyasyon. Radyoaktivite birimleri. Radyoaktif bozunma kanunu. Radyoaktif bozunma dönemi. Radyoaktivite birimleri kavramı. Radyasyon dozu alanları.

İyonlaştırıcı radyasyon - Bunlar, bir maddeyle etkileşimi bu ortamda iyon oluşumuna neden olan veya yol açan radyasyonlardır.

İyonlaştırıcı radyasyonun en çeşitli türleri, elementlerin atom çekirdeklerinin kendiliğinden radyoaktif bozunmasının, ikincisinin fiziksel ve kimyasal özelliklerinde bir değişiklik olması sonucu oluşan sözde radyoaktif radyasyondur. Radyoaktif bozunma özelliğine sahip elementlere denir radyoaktif.

Çeşitli iyonlaştırıcı radyasyon türleri farklı miktarlarda enerji salınımına eşlik ederler ve farklı nüfuz etme yeteneklerine sahiptirler, dolayısıyla canlı bir organizmanın dokuları üzerinde farklı etkileri vardır.

Radyasyon kaynakları var yapay insan tarafından yaratılmış ve doğal doğada bulunur ve insanlardan bağımsızdır. Kozmik ve karasal kökenli doğal radyasyon kaynaklarının etkilerinden kendinizi tamamen kurtarmak neredeyse imkansızdır.

İyonlaştırıcı radyasyon tehlikesi insanları sadece çevre yani dışarıdan radyasyonla, ancak kendi içinde, iyonlaştırıcı radyasyon kaynakları nefes alma, su içme ve içeride yemek yeme yoluyla içeri girerse. Bu tür ışınlamaya denir dahili.

Tüm doğal radyasyon kaynakları arasında en büyük tehlikenin radyasyon olduğu tespit edilmiştir. radon- Tadı ve kokusu olmayan, gözle görülmeyen ağır bir gaz. Radon yer kabuğundan her yerde salınır, ancak konsantrasyonu bölgeden bölgeye önemli ölçüde değişir. küre. Bir kişi kapalı, izole edilmiş, havalandırılmayan bir odadayken ana radyasyonu radondan alır.

Radyoaktif bozunma sırasında üç ana iyonlaştırıcı radyasyon türü vardır: alfa, beta ve gama.

Alfa radyasyonu küçük engeller nedeniyle gecikti ve neredeyse hiç

nüfuz edebilen dış katman deri. Bu nedenle alfa parçacıkları yayan radyoaktif maddeler vücuda girene kadar tehlike oluşturmaz. Penetrasyon yolları farklı olabilir: aracılığıyla açık yara, yiyecekle, suyla, solunan havayla veya buharla. Bu durumda son derece tehlikeli hale gelirler.

Beta radyasyonu Hem doğal hem de yapay radyoaktif elementlerin çekirdeklerinin bozunması sırasında üretilen elektronların akışıdır. Beta radyasyonu, alfa parçacıklarına göre daha fazla nüfuz etme gücüne sahiptir, bu nedenle onlara karşı koruma sağlamak için daha yoğun ve daha kalın ekranlar gerekir. Bazı yapay radyoaktif elementlerin bozunması sırasında üretilen bir tür beta radyasyonudur. pozitronlar. Elektronlardan yalnızca pozitif yükleri bakımından farklılık gösterirler, bu nedenle ışın akışına maruz kaldıklarında manyetik alan ters yönde saparlar.

Radyoaktivite ölçüm birimleri – bunlar, preparatlardaki ve çeşitli ortamlardaki radyoaktif elementlerin aktivitesinin ölçüm birimleridir. Radyoaktif bir ilacın etkinliği uluslararası sistem birimler (SI), saniyedeki bozunma atomlarının sayısı (bozunma/sn) ile ölçülür. Sistemik olmayan birimlerin kullanımına izin verilir: dispersiyon/dakika ve curie. Birkaç radyoaktif elementin (veya izotopun) bir karışımı için, bunların her birinin aktivitesi belirtilir. Spesifik aktivite şu şekilde ölçülür:

dis/sn ∙ m3 veya dis/sn ∙ kg (sistem dışı birimler: Ci/cm3, Ci/g). Radyoaktivite birimleriyle yakından ilişkili olan radyoaktif radyasyon birimleri, bir kaynaktan ve onun alanından gelen radyasyonun çıkışını karakterize eder. SI sistemindeki bu birimlerde parçacık akı yoğunluğu ölçülür - parçacık / sn ∙ m2; radyasyon yoğunluğu – W/m2, emilen radyasyon dozu – J/kg; absorbe edilen radyasyon dozu oranı – W/kg; X-ışını ve γ-radyasyonuna maruz kalma dozu – C/kg; X-ışını ve γ-radyasyonuna maruz kalma dozu oranı – A/kg.

Radyoaktif Bozunma Yasası – radyoaktif bozunmanın yoğunluğunun zamana ve numunedeki radyoaktif atomların sayısına bağımlılığını açıklayan bir fiziksel yasa. Her biri daha sonra Nobel Ödülü'ne layık görülen Frederick Soddy ve Ernest Rutherford tarafından keşfedildi.

Radyoaktif bozunma– bileşimde kendiliğinden değişiklik (Z yükü, kütle

sayılar A) veya iç yapı temel parçacıklar, gama ışınları ve nükleer parçalar yayarak kararsız atom çekirdekleri. Radyoaktif bozunma sürecine radyoaktivite de denir ve karşılık gelen çekirdekler (nüklitler, izotoplar ve kimyasal elementler) radyoaktiftir. Radyoaktif çekirdek içeren maddelere radyoaktif de denir.

Radyoaktivite –İyonlaştırıcı radyasyon - radyasyon emisyonu ile birlikte kendiliğinden dönüşüm (bozunma) yeteneklerinde ortaya çıkan bazı atomların çekirdeklerinin kararsızlığı.

Radyasyonun insanlar üzerindeki etkisine denir ışınlama. Etkinin nedeni radyasyon enerjisinin vücut hücrelerine aktarılmasıdır. Radyasyon metabolik bozukluklara, lösemiye ve kötü huylu tümörlere, hücre yapısında değişikliklere, radyasyon kısırlığına, radyasyon kataraktına, radyasyon yanıklarına, radyasyon hastalığına neden olur.

Radyasyonun etkileri, bölünen hücreler üzerinde daha güçlü bir etkiye sahiptir ve bu nedenle radyasyon çocuklar için yetişkinlerden çok daha tehlikelidir.

Doğal radyoaktivite– Doğada bulunan atom çekirdeklerinin kendiliğinden parçalanması.

Yapay radyoaktivite- uygun nükleer reaksiyonlar yoluyla yapay olarak elde edilen atom çekirdeklerinin kendiliğinden parçalanması.

Radyasyon dozu alanları – Herhangi bir maddenin, canlı organizmanın ve bunların dokularının iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma derecesini değerlendirmek için kullanılan miktar. Maruziyet dozunun SI birimi kilogram başına coulomb'dur (C/kg). Kilogram başına bir kolye, 1 kg ağırlığındaki bir hava hacminde fotonlar tarafından salınan tüm elektronların ve pozitronların havada her 1 C işaretinin elektrik yükünü taşıyan iyonlar ürettiği maruz kalma dozuna eşittir.

Röntgenler üretilen radyasyon miktarını veya maruz kalma dozunu ölçer.

Emilen dozun SI birimi gridir (Gy). Gri, 1 J iyonlaştırıcı radyasyon enerjisinin 1 kg ağırlığındaki bir maddeye aktarıldığı emilen iyonlaştırıcı radyasyon dozuna eşittir.

6. Radyoaktif dönüşümler. ˠ-kuantanın madde ile etkileşimi. Radyonüklitlerin alfa ve beta bozunması. RIR ve PIR kavramı.

Radyoaktif dönüşümler- bazı çekirdeklerin kendiliğinden diğer çekirdeklere dönüşümü. Radyoaktif dönüşümlere çeşitli parçacıkların emisyonu eşlik eder. Radyoaktif dönüşümlerin türleri alfa bozunması ve beta bozunmasıdır.

Alfa bozunması- ağır atom çekirdeklerinin, çekirdekten alfa parçacıklarının emisyonunun eşlik ettiği bir tür kendiliğinden radyoaktif dönüşümü. Alfa bozunmasının bir sonucu olarak, orijinal öğe iki sayıyı başlangıca kaydırır periyodik tablo Mendeleev.

Beta bozunması Zayıf etkileşimin neden olduğu ve atom çekirdeğindeki nötronların ve protonların karşılıklı dönüşümüyle ilişkili, kararsız atom çekirdeklerinin bir tür radyoaktif dönüşümü. Şunlar vardır: 1) çekirdekten bir elektronun yayıldığı ve çekirdeğin yükünün bir arttığı beta eksi bozunma; 2) çekirdekten bir pozitronun yayıldığı ve çekirdeğin yükünün bir azaldığı beta-artı bozunması.

Gama ve X-ışını radyasyonu elektromanyetik dalgalardır. X-ışını radyasyonu, yüklü parçacıklar maddenin atomlarıyla etkileşime girdiğinde ortaya çıkar ve atom çekirdeği uyarılmış durumlardan daha düşük enerjili bir duruma geçtiğinde gama radyasyonu yayılır. Gama radyasyonunun dalga boyu tipik olarak 0,2 nanometreden azdır. Bu tür radyasyon için seyahat mesafesi veya birim yol başına enerji kaybı kavramı yoktur. Maddenin içinden geçen gama ışınları, hem elektronlarla hem de ortamdaki atomların (madde) çekirdekleriyle etkileşime girer. Etkileşim sonucunda ışınların şiddeti azalır.

Gama ışınlarının madde tarafından emilmesi temel olarak üç süreçten kaynaklanmaktadır: fotoelektrik etki, Compton saçılması ve çekirdeğin Coulomb alanında elektron-pozitron çiftlerinin yaratılması.

Alfa parçacıklarının emisyonunun eşlik ettiği bozunmaya alfa bozunması adı verildi; beta parçacıklarının emisyonunun eşlik ettiği bozunmaya beta bozunması adı verildi (artık beta parçacıklarının emisyonu olmayan beta bozunma türlerinin olduğu biliniyor, ancak beta bozunmasına her zaman nötrinoların veya antinötrinoların emisyonu eşlik ediyor). "Gama bozunması" terimi nadiren kullanılır; çekirdekten gama ışınlarının yayılması

) A = N + Z izobar çekirdeklerinde aynı sayıda proton Z ve nötronlar N farklı: $Z\_1\; \backslash ne\; Z\_2$, $N\_1\; \backslash ne\; N\_2$. Aynı özelliklere sahip bir nüklid koleksiyonu A, ama farklı Z izobarik zincir denir. İzobarların kütle numaraları aynı olmasına rağmen atom kütleleri yalnızca yaklaşık olarak aynıdır. Atom kütlesinin (veya fazla kütlenin) Z izobarik bir zincirde olası beta bozunmalarının yönünü gösterir. İlk yaklaşıma göre bu bağımlılık bir paraboldür (bkz. Weizsäcker formülü) - kararlılık vadisinin bir düzlemle kesiti A= sabit.

İlkel izobarik çiftler ve üçlüler

59 ilkel izobarik çift ve 9 ilkel izobarik üçlü vardır; bunlar esas olarak 2 birim farklılık gösteren çift-Z elementlerinin kararlı izotoplarını içerir. Yalnızca kararlı nüklidleri düşünürsek, 48 izobarik çift ve 1 izobarik üçlü vardır:

İlkel izobarik çiftler

№	Kütle numarası	İzobarik çift	№	Kütle numarası	İzobarik çift	№	Kütle numarası	İzobarik çift
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	$\backslash mathsf(\_(75)Yeniden)$ (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)

İlkel izobarik üçlüler

№	Kütle numarası	İzobarik üçlü
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	$\backslash mathsf(\_(72)Hf\; \backslash \; \backslash \; \_(73)Ta)$(izomer) $\backslash mathsf(\_(74)W)$ (α)

Kütle spektrometrisinde

Kütle spektrometresinde izobarlar hem aynı kütle numarasına sahip çekirdekler hem de (yaklaşık olarak) aynı kütle numarasına sahip moleküllerdir. moleküler ağırlık. Dolayısıyla 16 O 1 H 2 H (yarı ağır su) molekülleri, 19 F atomunun moleküler izobarlarıdır. Bu tür moleküllerin ve atomların iyonları hemen hemen aynı kütle/yük oranına sahiptir (eşit yükte) ve bu nedenle, izobarları için bir arka plan kaynağı olarak kütle spektrometresinin elektromanyetik alanlarında hemen hemen aynı yörünge boyunca hareket ederler.

Ayrıca bakınız

"İsobarlar" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Notlar

Edebiyat

• B. M. Yavorsky, A. A. Detlaf, A. K. Lebedev. Fizik El Kitabı. - M.: “ONICS”, “Barış ve Eğitim”, 2006. - 1056 s. - 7.000 kopya.

- ISBN 5-488-00330-4.

İzobarları karakterize eden bir alıntı
- Hasta mısın yoksa ne? O aptal Alpatych'in bugün söylediği gibi, bakandan korktuğum için.
- Hayır dostum. [baba.]
M lle Bourienne konuşma konusunda ne kadar başarısız olursa olsun, durmadı ve seralardan, yeni açan bir çiçeğin güzelliğinden bahsetti ve prens çorbadan sonra yumuşadı.
Yemekten sonra gelininin yanına gitti. Küçük prenses küçük bir masaya oturdu ve hizmetçi Maşa ile sohbet etti. Kayınpederini görünce rengi soldu.
Küçük prenses çok değişti. Artık iyiden çok kötüydü. Yanaklar çökmüş, dudaklar yukarı kalkmış, gözler aşağıya çekilmişti.
Prensin nasıl hissettiğine ilişkin sorusuna "Evet, bir çeşit ağırlık" diye yanıt verdi.
- Bir şeye ihtiyacın var mı?
- Hayır merci, mon pere. [Teşekkür ederim baba.]
- Tamam, tamam.
Dışarı çıkıp garsonun yanına gitti. Alpatych, başı öne eğilmiş olarak garsonun odasında duruyordu.
– Yol kapalı mı?
- Zakidana, Ekselansları; Tanrı aşkına, bir aptallığım için beni bağışla.
- Hayır merci, mon pere. [Teşekkür ederim baba.]
Prens onun sözünü kesti ve doğal olmayan kahkahasıyla güldü.
Alpatych'in öptüğü elini uzattı ve ofise girdi.
Akşam Prens Vasily geldi. Prespekt'te (caddenin adı budur) onu, bağırarak arabalarını ve kızaklarını kasten karla kaplı bir yol boyunca ek binaya doğru süren arabacılar ve garsonlar karşıladı.
Anatole, masanın önünde, yeleğini çıkarmış ve ellerini kalçalarına dayamış, köşesinde gülümseyerek, dikkatle ve dalgın bir şekilde güzelliğini yönlendirdiği oturuyordu. büyük gözler. Tüm yaşamını böyle birinin bir nedenden ötürü kendisi için ayarlamayı üstlendiği sürekli bir eğlence olarak görüyordu. Artık kötü yaşlı adama ve zengin, çirkin mirasçıya yaptığı yolculuğa aynı gözle bakıyordu. Bütün bunların çok iyi ve eğlenceli sonuçlanabileceğini düşündü. Eğer çok zenginse neden evlenmesin ki? Asla müdahale etmez, diye düşündü Anatole.
Tıraş oldu, alışkanlık haline gelen özen ve gösterişle güzel kokular sürdü ve doğuştan gelen iyi huylu, muzaffer ifadesiyle, yakışıklı başını dik tutarak babasının odasına girdi. İki uşak Prens Vasily'nin etrafında onu giydirmekle meşguldü; kendisi de heyecanla etrafına baktı ve içeri girerken sanki şöyle diyormuş gibi oğluna neşeyle başını salladı: "Demek sana tam olarak bunun için ihtiyacım var!"
- Hayır şaka değil baba, çok mu çirkin? A? - sanki yolculuk sırasında birden fazla kez yaptığı bir sohbeti sürdürüyormuş gibi sordu.
- Bu kadar yeter. Anlamsız! Önemli olan eski prense karşı saygılı ve makul olmaya çalışmaktır.
Anatole, "Azarlarsa giderim" dedi. "Bu yaşlı insanlara dayanamıyorum." A?
– Sizin için her şeyin buna bağlı olduğunu unutmayın.
Bu sırada bakanın oğluyla birlikte gelişi sadece hizmetçi odasında değil, aynı zamanda dış görünüş her ikisi de zaten ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Prenses Marya odasında tek başına oturdu ve boşuna içindeki heyecanı yenmeye çalıştı.
“Neden yazdılar, Lisa bunu bana neden anlattı? Sonuçta bu olamaz! - dedi kendi kendine, aynaya bakarak. - Oturma odasına nasıl çıkacağım? Ondan hoşlansam bile artık onunla tek başıma birlikte olamazdım. Babasının bakışlarının düşüncesi bile onu korkutuyordu.
Küçük prenses ve Mlle Bourienne, hizmetçi Masha'dan, papazın yakışıklı oğlunun ne kadar kırmızı, kara kaşlı olduğu ve babanın onları nasıl zorla merdivenlere sürüklediği hakkında gerekli tüm bilgileri almıştı ve o, bir kartal gibi, üç adım atarak peşinden koştu. Bu bilgiyi alan küçük prenses ve hala koridorda hareketli sesleriyle duyulabilen M lle Bourienne, prensesin odasına girdiler.
– Oğlum geldi Marieie, [Geldiler Marie,] biliyor musun? - dedi küçük prenses, karnını sallayarak ve ağır bir şekilde sandalyeye oturarak.
Artık sabah giydiği bluzu üzerinde değildi ama en güzel elbiselerinden birini giyiyordu; başı özenle süslenmişti ve yüzünde bir canlılık vardı, ancak bu, yüzünün sarkık ve donuk hatlarını gizleyemiyordu. St. Petersburg'daki sosyal toplantılarda genellikle giydiği kıyafetle ne kadar kötü göründüğü daha da belirgindi. M lle Bourienne ayrıca kıyafetindeki bazı gelişmeleri de fark etti, bu da onun güzel, taze yüzünü daha da çekici hale getirdi.
– Eh bien, et vous restez comme vous etes, chere prenses? – konuştu. – Bir duyuru geldiğinde, bu beylerin salonda olması; il faudra downre, et vous ne faites pas un petit brin de Toilette! [Peki, hâlâ giydiğin şeyi giyiyor musun prenses? Şimdi gelip çıktıklarını söyleyecekler. Aşağı inmemiz gerekecek ama en azından biraz giyineceksin!]
Küçük prenses sandalyesinden kalktı, hizmetçiyi çağırdı ve aceleyle ve neşeyle Prenses Marya için bir kıyafet bulup uygulamaya başladı. Prenses Marya duygularında hakarete uğradığını hissetti özgüvençünkü söz verdiği damadın gelişi onu endişelendiriyordu ve her iki arkadaşının da bunun başka türlü olabileceğini hayal etmemesi onu daha da kırmıştı. Hem kendisi hem de onlar adına ne kadar utandığını onlara anlatmak kaygısını ele vermekti; Üstelik kendisine teklif edilen kıyafeti reddetmek, uzun şakalara ve ısrarlara yol açacaktı. Kızardı, güzel gözleri söndü, yüzü lekelerle kaplandı ve çoğu zaman yüzüne yerleşen o çirkin kurban ifadesiyle Bourienne ve Lisa'nın gücüne teslim oldu. Her iki kadın da onu güzelleştirmeye oldukça içtenlikle önem veriyordu. O kadar kötüydü ki hiçbiri onunla rekabet etmeyi düşünemiyordu; bu nedenle, kadınların bir kıyafetin bir yüzü güzelleştirebileceğine dair o naif ve kesin inancıyla, oldukça içten bir şekilde onu giydirmeye koyuldular.
- Hayır, gerçekten, ma bonne amie, [benim iyi arkadaş Lisa, uzaktan prensese yan gözle bakarak, "Bu elbise iyi değil" dedi. - Bana hizmet etmemi söyle, orada masaka var. Sağ! Belki de hayatın kaderi belirleniyor. Ve bu çok hafif, iyi değil, hayır, iyi değil!
Kötü olan elbise değil, prensesin yüzü ve bütün vücuduydu, ama M lle Bourienne ile küçük prenses bunu hissetmiyorlardı; Onlara öyle geliyordu ki, yukarı taranmış saçlarına mavi bir kurdele takarlarsa ve kahverengi bir elbiseden mavi bir eşarp çıkarırlarsa, o zaman her şey yoluna girecekti. Korkmuş yüzün ve figürün değiştirilemeyeceğini unuttular ve bu nedenle bu yüzün çerçevesini ve dekorasyonunu ne kadar değiştirirlerse değiştirsinler yüzün kendisi acınası ve çirkin kaldı. Prenses Marya'nın itaatkar bir şekilde boyun eğdiği iki veya üç değişiklikten sonra, tarandığı anda (yüzünü tamamen değiştiren ve bozan bir saç modeli), mavi bir eşarp ve maske taktı. zarif elbise Küçük prenses etrafında birkaç kez dolaştı, küçük eliyle elbisesinin bir katını şuradan düzeltti, atkısını şuradan çekiştirdi ve başını eğerek bir bu taraftan, bir bu taraftan baktı.

Bir atomun çekirdeği proton ve nötronlardan oluşur.

Bir kimyasal element atom numarasıyla benzersiz bir şekilde karakterize edilir Z, çekirdekteki proton sayısına denk gelir.
Belirli sayıda protona sahip bir çekirdek Z farklı sayıda nötrona sahip olabilir N. Proton ve nötronların toplamına nükleon denir. Veri içeren spesifik çekirdek Z, N nüklid denir.
Kütle numarası çekirdekteki toplam nükleon sayısıdır: bir = Z + N.
Proton ve nötronların kütleleri birbirine çok yakın olduğundan ( mn/mp = 1,0014)

Nükleer kuvvetler.Çekirdeklerin varlığı ancak özel nitelikteki kuvvetlerin nükleonlar arasında hareket etmesi, protonların elektrostatik itmesine karşı koyması ve tüm nükleonları uzayın küçük bir bölgesinde sıkıştırması durumunda mümkündür. Bu tür kuvvetler ne elektrostatik nitelikte olabilir (aksine, bu kuvvetler protonları güçlü bir şekilde çekmelidir) ne de yerçekimsel nitelikte olabilir (sayısal olarak yerçekimsel çekim kuvveti, önemli elektrostatik itmeyi önlemek için çok küçüktür). Bu yeni kuvvetlere nükleer kuvvetler, bu kuvvetleri oluşturan etkileşime ise güçlü kuvvetler adı verilmektedir.

Nükleer kuvvetlerin aşağıdaki özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir.

1. Bu kuvvetler, iki proton, bir proton ve bir nötron arasında mı yoksa iki nötron arasında mı (nükleer kuvvetlerden yük bağımsızlığı) etki ettiklerine bakılmaksızın, büyüklük olarak aynıdır.

2. Bu kuvvetler doğası gereği kısa menzillidir; Nükleonlar arasındaki mesafe çekirdeğin boyutunu aşarsa kaybolur.

3. Nükleer kuvvetlerin etki bölgesinde, bu kuvvetler çok büyüktür (elektromanyetik veya özellikle yerçekimi kuvvetleriyle karşılaştırıldığında) ve mertebesinde mesafelere kadar çekici kuvvetlerdir. R0 bunların yerini itici güçler alır. Böylece çekirdeklerdeki nükleonlar uzayın yarıçaplı bir bölgesinde tutulur. R > R0 ancak atom çekirdekleri daha küçük boyutlara sıkıştırılamaz.

İzotoplar – aynı elementin farklı kütle numaralarına sahip atomları

Aynı elementin izotop atomları aynı sayıda protona sahiptir ancak nötron sayısı birbirinden farklıdır

örneğin: hidrojenin üç izotopu vardır: protium 1 1 H, döteryum 2 1 H, trityum 3 1 H

İzobarlar - aynı kütle numarasına sahip farklı elementlerin nüklidleri; örneğin izobarlar 40 Ar, 40 K, 40 Ca'dır.

Bilet 11. Molekül içi kimyasal bağların doğası ve türleri. Bağlantı örnekleri çeşitli türler kimyasal bağ

Dört tür kimyasal bağ vardır: iyonik, kovalent, metalik ve hidrojen.

İyonik kimyasal bağ katyonların anyonlara elektrostatik çekimi nedeniyle oluşan bir bağdır.

Kovalent bir kimyasal bağ, ortak elektron çiftlerinin oluşması nedeniyle atomlar arasında oluşan bir bağdır.

Donör-alıcı oluşum mekanizması kovalent bağ hadi bakalım klasik örnek amonyum iyonu NH4+ oluşumu:

Metal bağlantı
Metal kristal kafesinde metal iyonları arasında nispeten serbest elektronlar tarafından gerçekleştirilen metaller ve alaşımlardaki bağa metalik denir. Böyle bir bağ, az sayıda değerlik elektronu ve çok sayıda değerlik elektronu ile karakterize edilen, yönsüz, doymamış bir bağdır. metal atomları için tipik olan serbest yörüngeler. Metal bağ oluşumunun şeması (M - metal):

_
M 0 - ne<->Mn+

Hidrojen bağı

Bir molekülün (veya bir kısmının) pozitif polarize hidrojen atomları ile başka bir molekülün (veya bunun bir kısmının) yalnız elektron çiftlerine sahip güçlü elektronegatif elementlerin negatif polarize atomları arasındaki kimyasal bağa hidrojen bağı denir.

Biyopolimerlerde - proteinler (ikincil yapı), karbonil oksijen ile amino grubunun hidrojeni arasında molekül içi bir hidrojen bağı vardır.

Polinükleotid molekülleri - DNA (deoksiribonükleik asit), iki nükleotid zincirinin birbirine hidrojen bağlarıyla bağlandığı çift sarmallardır. Bu durumda tamamlayıcılık ilkesi işler, yani bu bağlar pürin ve pirimidin bazlarından oluşan belirli çiftler arasında oluşur: timin (T), adenin nükleotidinin (A) karşısında bulunur ve sitozin (C) bulunur. guaninin (G) karşısında.

Hidrojen bağına sahip maddelerin moleküler kristal kafesleri vardır.

Bilet 12. NH 4 katyonunun oluşumu örneğini kullanan BC yönteminin ana hükümleri

Çekirdeklerinde belirli sayıda nükleon (proton ve nötron) bulunan çeşitli atomlara denir. çekirdek.

Nüklitlerin sembolik gösterimi, çekirdeğin kimyasal sembolünü içerir. X ve sol alttaki indeksler “ Z"(çekirdekteki proton sayısı) ve “ A" sol üstte toplam nükleon sayısı var. Örneğin,

Nüklitler, nükleon içeriğine bağlı olarak çeşitli gruplarda birleştirilebilir: izotoplar, izobarlar, izotonlar.

İzotopik nüklitler (izotoplar), aynı sayıda protona sahip nüklitlerdir. Yalnızca nötron sayısında farklılık gösterirler. Bu nedenle tüm izotoplar aynı kimyasal elemente aittir. Örneğin izotoplar

aynı element uranyumun izotoplarıdır (Z= const).

İzotoplar aynı sayıda protona ve aynı elektron kabuk yapısına sahip olduklarından ikiz atomlardır; kimyasal özellikleri hemen hemen aynıdır. Bunun istisnası, atom kütlelerindeki çok büyük göreceli farklılık nedeniyle fiziksel ve kimyasal özelliklerde önemli ölçüde farklılık gösteren hidrojen - protyum H, döteryum D, trityum T izotoplarıdır (Tablo 2.1).

Tablo 2.1 Sıradan ve ağır suyun özelliklerinin karşılaştırılması

	Özellikler
	Kaynama noktası, 0 C
	Kritik sıcaklık, 0 C
	298,15 K'de sıvı yoğunluğu, kg/dm3
	298,15 K'de dielektrik sabiti
	Maksimum yoğunluk sıcaklığı, 0 C
	Erime noktası, 0 C
	Erime noktasında buz yoğunluğu, kg/dm3

Ağır hidrojenle kimyasal dönüşümler, hafif izotopa göre daha yavaş gerçekleşir.

İzotonik nüklidler (izotonlar) nüklidlerdir aynı numara nötronlar ve farklı sayıda proton. İzoton örnekleri: Farklı nüklidlere ait olan Ca ve Ti. Bu terim çok nadiren kullanılır.

İzobarlarÇekirdekleri farklı sayıda proton ve nötron içeren ancak aynı sayıda nükleon içeren çeşitli nüklidlere denir. İzobar örnekleri: Ti ve Ca.

Dolayısıyla aynı sayıda protona sahip nüklitlerin aynı elementin farklı izotopları olduğunu söyleyebiliriz; aynı sayıda nükleona sahip nüklitler izobarlardır; Aynı sayıda nötron içeren nüklitler izotonlardır.

2.4 Çekirdek enerjisi

Enerji herhangi bir fiziksel sürecin en önemli özelliklerinden biridir. Nükleer fizikte rolü özellikle büyüktür, çünkü enerjinin korunumu yasasının dokunulmazlığı, olayın birçok ayrıntısının bilinmediği durumlarda bile doğru hesaplamalar yapmayı mümkün kılar. Çekirdeğe ilişkin olarak, birkaç farklı enerji biçimine bakalım.

2.4.1 Dinlenme enerjisi

Görelilik kuramına göre bir atomun kütlesi M toplam dinlenme enerjisini karşılaştırabilirsiniz

Bu formülde ise İle saniyede metre cinsinden ifade edilir ve M- kilogram cinsinden, E 0 joule cinsinden olacaktır. ile belirtelim M 0 Kilogram cinsinden ifade edilen atom kütlesi birimi: M 0 = 1,66∙10 -27 kg . Daha sonra m= m 0 A R ve E 0 = A R m 0 c 2 . Boyut M 0 C 2 joule cinsinden ve ardından elektron volt cinsinden hesaplanması kolaydır: M 0 C 2 = 931,5 MeV. Buradan

E 0 = 931.5A R . (2.6)

Burada A R- bağıl atom kütlesi, E 0 - atomun toplam dinlenme enerjisi, MeV.

Görev 26.
Nikel-57 izotopu, parçacıklar demir-54 atomlarının çekirdeklerini bombaladığında oluşur. Nükleer reaksiyon denklemlerini oluşturun ve kısaltılmış biçimde yazın.
Çözüm:
28. elementin izotopu nikel-57 bombalamayla elde edildi -demir-54 atomunun parçacıkları. Atom çekirdeğinin dönüşümü, temel parçacıklarla veya birbirleriyle etkileşimleriyle belirlenir. Nükleer reaksiyonlar atom çekirdeğinin bileşimindeki değişikliklerle ilişkilidir. kimyasal elementler. Nükleer reaksiyonların yardımıyla bazı elementlerin atomlarından başkalarının atomları elde edilebilir. Atom çekirdeğinin hem doğal hem de yapay radyoaktivite sırasında dönüşümü, nükleer reaksiyonların denklemi şeklinde yazılmıştır. Unutulmamalıdır ki, sol ve sağ taraftaki parçacıkların kütle sayıları toplamı (sol üstte element simgesinin yanındaki sayılar) ve cebirsel yük toplamları (sol altta element simgesinin yanındaki sayılar) denklemin eşit olması gerekir. Bu nükleer reaksiyon aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Görev 28.
İzotoplar nelerdir? Periyodik tablodaki çoğu elementin bu şekilde olmasını nasıl açıklayabiliriz? atom kütleleri kesir olarak ifade edilir mi? Farklı elementlerin atomları aynı kütleye sahip olabilir mi? Bu tür atomlara ne denir?
Çözüm:
Aynı nükleer yüke sahip (ve dolayısıyla aynı) atomlar kimyasal özellikler), Ancak farklı sayılar nötronlara (ve dolayısıyla farklı kütle sayılarına) izotoplar denir (Yunanca kelimelerden gelir). "izo"- aynı ve "topolar"- yer). Kural olarak her elementin birkaç izotopun birleşimi olduğu tespit edilmiştir. Bu, birçok elementin atom kütlelerinin tam sayı değerlerinden önemli sapmalarını açıklar. Böylece doğal klorun %75,53'ü 35Cl izotopundan ve %24,47'si 37Cl izotopundan oluşur; sonuç olarak klorun ortalama atom kütlesi 35.453'tür.

Doğada meydana gelen bir başka olgu da, farklı elementlerin atomlarının aynı atom kütlesine ancak farklı nükleer yüklere sahip olmasıdır. Bu tür atomlara izobar denir. Örneğin, potasyum izotopu ve kalsiyum izotopu aynı atomik kütlelere (40) sahiptir, fakat sırasıyla +19 ve +20 olmak üzere farklı nükleer yüklere sahiptir:

Görev 29.
İzotop silikon-30, alüminyum-27 atomlarının çekirdekleri -partiküller tarafından bombalandığında oluşur. Bu nükleer reaksiyon için bir denklem oluşturun ve bunu kısaltılmış biçimde yazın.
Çözüm:

Nükleer reaksiyon için kısaltılmış bir gösterim biçimi sıklıkla kullanılır. Bu reaksiyon için şöyle görünecektir:

Bombardıman parçacığı parantez içinde yazılır ve belirli bir nükleer işlem sırasında oluşan parçacık, virgülle ayrılarak yazılır. Kısaltılmış parçacık denklemlerinde

sırasıyla p, d, n, e'yi belirtin.

Görev 31.
Protonların nitrojen atomu-14'ün çekirdeğini bombardıman etmesiyle izotop karbon-11 oluşur. Bu nükleer reaksiyon için bir denklem oluşturun ve bunu kısaltılmış biçimde yazın.
Çözüm:
Atom çekirdeğinin dönüşümü, temel parçacıklarla veya birbirleriyle etkileşimleriyle belirlenir. Nükleer reaksiyonlar, kimyasal elementlerin atomlarının çekirdeklerinin bileşimindeki değişikliklerle ilişkilidir. Nükleer reaksiyonların yardımıyla bazı elementlerin atomlarından diğer elementlerin atomları elde edilebilir. Atom çekirdeğinin hem doğal hem de yapay radyoaktivite sırasında dönüşümü, nükleer reaksiyonların denklemi şeklinde yazılmıştır. Unutulmamalıdır ki, sol ve sağ taraftaki parçacıkların kütle sayıları toplamı (sol üstte element simgesinin yanındaki sayılar) ve cebirsel yük toplamları (sol altta element simgesinin yanındaki sayılar) denklemin eşit olması gerekir. Bu nükleer reaksiyon aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Nükleer reaksiyon için kısaltılmış bir gösterim biçimi sıklıkla kullanılır. Bu reaksiyon için şöyle görünecektir:

Bombardıman parçacığı parantez içinde yazılır ve belirli bir nükleer işlem sırasında oluşan parçacık, virgülle ayrılarak yazılır. Kısaltılmış parçacık denklemlerinde

sırasıyla p, d, n, e'yi belirtin.

Görev 328
Hidrojenin üç izotopunu adlandırın. Çekirdeklerinin bileşimini belirtin. Ağır su nedir? Nasıl elde edilir ve özellikleri nelerdir?
Çözüm:
Hidrojen için üç izotop bilinmektedir: - protiyum N , - döteryum D , - trityum T . Protium ve döteryum doğal olarak oluşur; trityum ise yapay olarak üretilir. Protium çekirdeği bir protondan, döteryum çekirdeği bir proton ve bir nötrondan ve trityum çekirdeği bir proton ve iki nötrondan oluşur.

Ağır su D 2 O– döteryum ve oksijenin birleşimi. Ağır su, doğal suyun elektrolizi ile üretilir. Suyun elektrolizi sırasında H + iyonlarının deşarjı D + 'dan çok daha hızlı gerçekleşir, bu nedenle elektrolizle ayrışma sonrası kalıntı ortaya çıkar. büyük miktar su konsantre D 2 O'dur.

Ağır su D 2 Oİle fiziksel ve kimyasal özellikler H 2 O'dan farklı: t pl.= 3.82 0С, T balya. = 101,42 0C, sal, 1,1050 g/cm3'e (20 0 C) eşittir. Tuzların H2O ve D2O'daki çözünme entalpileri, asitlerin ayrışma sabitleri ve çözeltilerin diğer özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterir.