yan Закон за запазване на масата - Масата на веществата, влизащи в химична реакция, е равна на масата на веществата, образувани в резултат на реакцията

Атомно-молекулярната теория е разработена от М.В. Ломоносов през 1741 г. Основни разпоредби на закона:

1) всички вещества се състоят от „корпускули“ (молекули);

2) молекулите се състоят от „елементи“ (атоми);

3) частиците - молекули и атоми - са в непрекъснато движение. Топлинното състояние на телата е резултат от движението на техните частици;

4) молекулите на простите вещества се състоят от еднакви атоми и молекули сложни вещества– от различни атоми. Атомно-молекулярната теория е окончателно установена през 1860 г.

Прастежни вещества- вещества, състоящи се изключително от атоми на един химичен елемент, за разлика от сложните вещества. В зависимост от вида химическа връзкамежду атомите прости веществаможе да бъде метали(Na, Mg, Al, Bi и др.) и неметали(H 2, N 2, Br 2, Si и др.)

Химичен елемент- съвкупност от атоми с еднакъв ядрен заряд и брой протони, съвпадащ с поредния (атомен) номер в периодичната таблица. Всеки химичен елемент има свое име и символ, които са дадени в периодичната система на елементите на Менделеев.

Законът за постоянството на състава - всяко специфично химически чисто съединение, независимо от метода на получаването му, се състои от едно и също химически елементи

Законът за множествените съотношения е един от стехиометричните закони на химията: ако два елемента образуват повече от едно съединение помежду си, тогава масите на един от елементите спрямо същата маса на другия елемент

се третират като цели числа, обикновено малки.

Законът за обемните съотношения: обемите на реагиращите газове при еднакви условия (температура и налягане) се отнасят един към друг като цели числа.

Атомна маса на елемента- е отношението на масата на неговия атом към 1/12 от масата на 12C атом

Атомив молекулите са свързани помежду си в определена последователност според техните валентности. Последователността на междуатомните връзки в една молекула се нарича негова химическа структураи се отразява с една структурна формула (структурна формула). Молекулна масамасата на молекулата, изразена в единици за атомна маса. Числено равно на моларната маса.

Молът е единица за количество вещество. Това е количеството вещество (или негова част), което съдържа 6,02 1023 частици (молекули, атоми или други частици)

Закон на Авагадро: равни обеми различни газове, взети при една и съща температура и налягане, съдържат еднакъв брой молекули

Молът е единица за количество вещество. Това е количеството вещество (или негова част), което съдържа 6,02 1023 частици (молекули, атоми или други частици)

Еквивалентен-е реална или фиктивна частица, която може да прикрепи, освободи или по друг начин да бъде еквивалентна на водороден катион в йонообменни реакции или електрон в редокс реакции

закон на еквивалентите: всички вещества реагират в еквивалентни съотношения. Валентността е свойството на атомите на даден елемент да добавят или заместват определен брой атоми на друг елемент в съединение.

Законът на Авогадро ни позволява да определим броя на атомите, които изграждат молекулите на простите газове. Чрез изследване на обемните съотношения в реакции, включващи водород, кислород, азот и хлор, беше установено, че молекулите на тези газове са двуатомни. Следователно, като се определи относителната молекулна маса на всеки от тези газове и се раздели наполовина, може веднага да се намери относителната атомна маса на съответния елемент. Например беше установено, че молекулна масахлорът е 70,90; оттук атомна масахлор е равно на или 35,45.

Валентностспособността на атомите на химичните елементи да образуват определен брой химични връзки с атоми на други елементи.

Вътрешното е е сумата от енергиите на молекулните взаимодействия и топлинните движения на молекулата. Вътрешната енергия е уникална функция на състоянието на системата

Ковалентната връзка се образува от два електрона с противоположни спинове и това електронна двойкапринадлежи на два атома.

енергийно състояние на електроните в атома.

Основенквантово число - цяло число, указващо номера на енергийното ниво. Характеризира електронна енергиязаемащи дадено енергийно ниво. Това е първото в поредица от квантови числа, която включва главните, орбиталните и магнитните квантови числа, както и въртенето

Орбитално квантово число- в квантовата физика, квантовото число ℓ, което определя формата на амплитудното разпределение на електронната вълнова функция в атома, тоест формата на електронния облак. Определя поднивото на енергийното ниво, определено от основното (радиално) квантово число ни може да приема стойности

Е собствената стойност на оператора орбитален моментелектрон, различен от ъгловия импулс на електрона йсамо на спин оператора с:

Йонизационна енергия- представлява най-ниската енергия, необходима за отстраняване на електрон от свободен атом. Следните фактори имат най-съществено влияние върху йонизационната енергия на атома:

ефективен ядрен заряд, който е функция на броя на електроните в атома, които екранират ядрото и са разположени в по-дълбоки вътрешни орбитали;

радиално разстояние от ядрото до максималната плътност на заряда на външния електрон, най-слабо свързан с атома и напускащ го по време на йонизация;

мярка за проникващата способност на този електрон;

междуелектронно отблъскване между външни (валентни) електрони.

Електронен афинитет- количеството енергия, освободено, когато електрон се прикрепи към атом, молекула или радикал. Електронният афинитет обикновено се изразява в електронволтове. Стойността на електронния афинитет е важна за разбирането на природата на химичните връзки и процесите на образуване на отрицателни йони. Колкото по-голям е електронният афинитет, толкова по-лесно атомът прикрепя електрон. Електронният афинитет на металните атоми е нула; за неметалните атоми, електронният афинитет е по-голям, колкото по-близо е елементът (неметал) до инертния газ в периодичната таблица на Д. И. Менделеев. Следователно в рамките на периода те се засилват неметални свойствас наближаването на края на периода.

Атомът се състои от ядро ​​и заобикалящ го електронен „облак“. Намира се в електронния облак електрониносят отрицателенелектрически заряд. протонивключен в състав на ядрото, носете положителен Във всеки атом броят на протоните в ядрото е точно равен на броя на електроните в електронния облак, така че атомът като цяло е неутрална частица, която не носи заряд. Един атом може да загуби един или повече електрони или, обратно, улавяне на нечии други електрони. В този случай атомът придобива положителен или отрицателен заряд и се нарича йон.

Изотопи(от старогръцки ισος - "равни", "един и същ", и τόπος - "място") - разновидности на атоми (и ядра) на химичен елемент, които имат еднакъв атомен номер, но в същото време различни масови числа. Името се дължи на факта, че всички изотопи на един атом са поставени на едно и също място (в една клетка) на периодичната таблица: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O - три стабилни изотопа на кислорода.

Радиоактивни елементи и тяхното разпадане.

Радиоактивно разпадане- спонтанна промяна в състава на нестабилни атомни ядра чрез излъчване на елементарни частици или ядрени фрагменти. Има алфа, бета и гама разпадане. Съответно те излъчват алфа, бета и гама частици. Разпадането с най-силна проникваща способност е гама разпадането (не се отхвърля от магнитно поле). Алфите са положително заредени частици. Бета са отрицателно заредени частици.

Ядрата на радиоактивни елементи или изотопи могат да се разпадат по три основни начина и съответните реакции на ядрено разпадане се наричат ​​с първите три букви от гръцката азбука. При алфа разпадОтделя се атом на хелий, състоящ се от два протона и два неутрона - обикновено се нарича алфа частица. Тъй като алфа разпадът води до намаляване на броя на положително заредените протони в атома с две, ядрото, което е излъчило алфа частицата, се превръща в ядро ​​на елемент, който е две позиции по-надолу от него в периодичната таблица. При бета разпадядрото излъчва електрон и елементът се премества на една позиция напред според периодичната таблица (в този случай по същество неутронът се превръща в протон с излъчването на същия този електрон). накрая гама разпад - Това разпадане на ядра с излъчване на високоенергийни фотони, които обикновено се наричат ​​гама лъчи. В този случай ядрото губи енергия, но химичният елемент не се променя. Радиоактивен елемент- химичен елемент, всички изотопи на който са радиоактивни.

1. 37. Изкуствена радиоактивност.

Изкуствена радиоактивност- спонтанен разпад на ядра на елементи, получени изкуствено чрез подходящи ядрени реакции. И трите вида лъчения - a, b и g, характерни за естествена радиоактивност, - също се излъчват от изкуствено радиоактивни вещества. Но сред изкуствено радиоактивните вещества често има друг вид разпад, който не е характерен за естествено радиоактивните елементи. Това е разпад с излъчване на позитрони - частици, които имат масата на електрон, но носят положителен заряд. от абсолютна стойностЗарядите на позитрона и електрона са равни. Изкуствено- радиоактивни веществаможе да се получи с много различни ядрени реакции. Пример за това е реакцията на улавяне на неутрони от сребро. За да се осъществи такава реакция, е достатъчно да се постави сребърна плоча близо до източник на неутрони, заобиколен от парафин.

1. 38. Ядрени реакции.

Ядрена реакция- процесът на образуване на нови ядра или частици по време на техните сблъсъци. Ядрената реакция е наблюдавана за първи път от Ръдърфорд през 1919 г., бомбардирайки ядрата на азотните атоми с α-частици; тя е открита чрез появата на вторични йонизиращи частици, които имат обхват в газа по-голям от този на α-частиците и са идентифицирани като протони. Впоследствие бяха получени снимки на този процес с помощта на облачна камера.

1. 39. Теория на химичния строеж.

Тази теория има четири положения: 1) Атомите в молекулата са свързани в определена последователност в съответствие с тяхната валентност. Тази последователност се нарича химическа структура. 2) Свойствата на веществото зависят не само от качествения и количествения състав на молекулата, но и от нейната химическа структура. Наричат ​​се вещества, които имат еднакъв състав, но различни структури изомери, и самото им съществуване изомерия. 3) Атомите и групите от атоми в една молекула си влияят взаимно директно или чрез други атоми. 4) Структурата на материята е позната, възможен е синтез на вещества с дадена структура. Бутлеров.1861

1. 40. Ковалентна връзка.

Ковалентна връзка- химическа връзка, образувана от припокриването на двойка валентни електронни облаци. Наричат ​​се електронни облаци, които осигуряват комуникация споделена електронна двойка. Тя може да бъде полярна или неполярна. Важна характеристика на ковалентната връзка е нейната полярност. Ако една молекула се състои от 2 атома, които са свързани с полярна връзка, тогава такава молекула е полярна молекула. Това е дипол. Диполът е електрически неутрална система, в която центровете на положителен и отрицателен заряд са разположени на определено разстояние един от друг. Полярността на една молекула се определя количествено чрез диполния момент, който е равен на произведението от дължината на дипола и стойността на ефективния заряд. Ефективен заряд = 1,6 * 10 -19 C. Способността на молекулите и отделните връзки да се полиризират под въздействието на външно електрическо поле се нарича полиризуемост. Способността на атома да участва в образуването на ограничен брой ковалентни връзки, се нарича насищане на ковалентна връзка. Посоката на ковалентната връзка определя пространствената структура на молекулите, т.е. припокриване на електронни облаци. Възниква само при определена взаимна ориентация на орбиталите, която осигурява най-висока електронна плътност в областта на припокриване.

радиоактивност -Това е свойството на атомните ядра на определени химични елементи спонтанно да се превръщат в ядра на други елементи с излъчване на специален вид радиация, наречена радиоактивна. Вие не можете да повлияете на хода на процеса радиоактивно разпадане, без промяна на състоянието атомно ядро. До скоростта на течението радиоактивни трансформациине оказват влияние върху промените в температурата и налягането, наличието на електрически и магнитни полета, вид химическо съединениена даден радиоактивен елемент и неговото агрегатно състояние.

Радиоактивните явления, срещащи се в природата, се наричат естествена радиоактивност(космическа радиация и радиация от естествени радионуклиди, разпръснати в земни скали, почва, вода, въздух, строителни и други материали, живи организми). Например изотопът 40 K е широко разпръснат в почвите и се задържа здраво от глини поради сорбционни процеси. Глинените почви почти навсякъде са по-богати на радиоактивни елементи от песъчливите и варовиковите почви. Радиоактивните тежки елементи (U, Th, Ra) се намират главно в гранитни скали. Радиоактивните елементи са често срещани в природата в минимални количества. IN земната кораЕстествено радиоактивните елементи се намират главно в уранови руди, и почти всички от тях са изотопи тежки елементис атомно числоповече от 83. Веригите на радиоактивен разпад започват с уран - радий (- Ra), торий () или актиний ().

Подобни процеси, протичащи в изкуствено произведени вещества (чрез съответните ядрени реакции), се наричат изкуствена радиоактивност(изгаряне на въглища, разработване на находища на радиоактивна руда, използване на радионуклиди в различни сектори на икономиката, експлоатация на ядрени технически инсталации, ядрени експлозии в за мирни цели(изграждане на подземни хранилища, добив на нефт, изграждане на канали), аварии в съоръжения, съдържащи радиоактивни вещества, ядрени отпадъци от атомни електроцентрали, индустрия, флот, изпитвания ядрени оръжия(при ядрени експлозииОбразуват се около 250 изотопа на 35 елемента (225 от тях радиоактивни), както директни фрагменти от делене на ядрата на тежки елементи (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U), така и техните разпадни продукти.

Количеството на радиоактивните продукти на делене (RFP) нараства в зависимост от мощността на ядрения заряд. Някои от получените RPD се разпадат в следващите секунди и минути след експлозията, докато другата част има период на полуразпад от около няколко часа.

Радионуклиди като 86 Rb, 89 Sr, 91 Y, 95 Cd, 125 Sn. l25 Te, l31 I, 133 Xe, l36 Cs, 140 Ba, 141 Ce, 156 Eu, 161 Yb, имат период на полуразпад няколко дни, a 85 Kr, 90 Sr, 106 Ru, 125 Sb, 137 Cs, l47 Pm, l5l Sm, l55 Eu - от една година до няколко десетки години. Групата, състояща се от 87 Rb, 93 Zr, l29 I, 135 Cs, 144 Nd, 137 Sm, се характеризира с изключително бавен разпад, продължаващ милиони години)).

Изкуствени радионуклиди различни причинипопадат в заобикаляща среда, като по този начин увеличава радиационния фон. Освен това те са включени в биологични системии влизат директно в тялото на животните и хората. Всичко това създава опасност за нормалното функциониране на живия организъм.

Външен и вътрешни източници, действащи непрекъснато, информират тялото за определена усвоена доза. Повечетооблъчване от източници на естествена радиация, което човек получава поради земни източници-- средно повече от 5/6 от годишната ефективна еквивалентна доза, получена от населението (основно вътрешно облъчване). Остатъкът идва от космическата радиация (основно външна радиация). Ефективната еквивалентна доза от излагане на космическа радиация е около 300 μSv/година (за живеещите на морското равнище), а за живеещите над 2 хил. м надморска височина тази стойност е няколко пъти по-висока. Средната годишна безопасна доза за хората е около 1,2 mGy за половите жлези и 1,3 mGy за скелета.

Изкуствената радиоактивност е открита от двойката Ирен (1897–1956) и Фредерик (1900–1958) Жолио-Кюри. На 15 януари 1934 г. тяхната бележка е представена от J. Perrin на заседание на Парижката академия на науките. Ирен и Фредерик успяха да установят, че след бомбардиране от алфа частици някои леки елементи - магнезий, бор, алуминий - излъчват позитрони. След това те се опитаха да установят механизма на това излъчване, което се различаваше по природа от всички случаи на ядрени трансформации, известни по това време. Учените поставили източник на алфа частици (полоний) на разстояние един милиметър от алуминиево фолио. След това я излагат на радиация за около десет минути. Брояч на Geiger-Muller показа, че фолиото излъчва радиация, чийто интензитет намалява експоненциално с времето, с период на полуразпад от 3 минути 15 секунди. При експерименти с бор и магнезий полуживотът е съответно 14 и 2,5 минути. Но при експерименти с водород, литий, въглерод, берилий, азот, кислород, флуор, натрий, калций, никел и сребро не са открити подобни явления. Жолио-Кюри обаче заключават, че радиацията, причинена от бомбардирането на алуминиеви, магнезиеви и борни атоми, не може да се обясни с наличието на каквито и да било примеси в полониевия препарат. „Анализът на излъчването на бор и алуминий в облачна камера показа, пишат К. Манолов и В. Тютюнник в книгата си „Биография на атома“, „че това е поток от позитрони. Стана ясно, че учените имат работа с нов феномен, който значително се различава от всички известни случаи на ядрени трансформации. Известните дотогава ядрени реакции са били от експлозивен характер, докато излъчването на положителни електрони от някои леки елементи, облъчени с алфа-лъчи на полоний, е продължило повече или по-малко дълго време след отстраняването на източника на алфа-лъчите. При бора например това време достига половин час.“ Жолио-Кюри стигат до извода, че тук ние говорим заза реална радиоактивност, проявяваща се в излъчването на позитрон. Необходими бяха нови доказателства и на първо място беше необходимо да се изолира съответният радиоактивен изотоп. Въз основа на изследванията на Ръдърфорд и Кокрофт, Ирен и Фредерик Жолио-Кюри успяха да установят какво се случва с алуминиевите атоми, когато бъдат бомбардирани с полониеви алфа частици. Първо, алфа частиците се улавят от ядрото на алуминиев атом, чийто положителен заряд се увеличава с две единици, в резултат на което се превръща в ядро ​​на радиоактивен фосфорен атом, наречен от учените „радиофосфор“. Този процес е придружен от излъчване на един неутрон, поради което масата на получения изотоп се увеличава не с четири, а с три единици и става равна на 30. Стабилният изотоп на фосфора има маса 31. „Радиофосфор“ с заряд от 15 и маса от 30 се разпада с полуживот от 3 минути 15 секунди, излъчвайки един позитрон и превръщайки се в стабилен изотоп на силиций. Единственото и неоспоримо доказателство, че алуминият се превръща във фосфор и след това в силиций със заряд 14 и маса 30 може да бъде само изолирането на тези елементи и идентифицирането им с помощта на техните характерни качествени химична реакция. За всеки химик, работещ със стабилни съединения, това беше проста задача, но за Ирен и Фредерик ситуацията беше напълно различна: произведените от тях фосфорни атоми издържаха малко повече от три минути. Химиците имат много методи за откриване на този елемент, но всички те изискват продължителни определяния. Следователно мнението на химиците беше единодушно: да се идентифицира фосфорът като такъв кратко временевъзможен. Съпрузите Жолио-Кюри обаче не признават думата „невъзможно“. И въпреки че тази „неразрешима“ задача изисква непосилен труд, напрежение, майсторска сръчност и безкрайно търпение, беше разрешено. Въпреки изключително ниския добив на продукти от ядрени трансформации и напълно незначителната маса на веществото, претърпяло трансформацията - само няколко милиона атома, беше възможно да се установи Химични свойстваполученият радиоактивен фосфор. Откриването на изкуствената радиоактивност веднага беше оценено като едно от най-големите открития на века. Преди това радиоактивността, присъща на някои елементи, не можеше да бъде причинена, унищожена или променена по никакъв начин от човека. Двойката Жолио-Кюри са първите, които изкуствено предизвикват радиоактивност чрез получаване на нови радиоактивни изотопи. Учените предвидиха голямото теоретично значение на това откритие и възможността за практическите му приложения в областта на биологията и медицината. вече в следващата годинаОткривателите на изкуствената радиоактивност Ирен и Фредерик Жолио-Кюри са удостоени с Нобелова награда за химия. Продължавайки тези изследвания, италианският учен Ферми показа, че бомбардирането с неутрони причинява изкуствена радиоактивност в тежки метали. Енрико Ферми (1901–1954) е роден в Рим. Още като дете Енрико проявява големи способности към математиката и физиката. Неговите изключителни познания по тези науки, придобити главно в резултат на самообразование, му позволяват да получи стипендия през 1918 г. и да влезе в École Normale Supérieure към университета в Пиза. След това Енрико получава временна позиция като преподавател по математика за химици в Римския университет. През 1923 г. той заминава на командировка в Германия, в Гьотинген, за да види Макс Борн. След завръщането си в Италия Ферми работи във Флорентинския университет от януари 1925 г. до есента на 1926 г. Тук той получава първото си академична степен„свободен доцент” и най-важното създава знаменития си труд по квантова статистика. През декември 1926 г. той заема позицията на професор в новосъздадената катедра по теоретична физика в Римския университет. Тук той организира екип от млади физици: Расети, Амалди, Сегре, Понтекорво и други, които съставляват италианската школа съвременна физика. Когато първият отдел по теоретична физика е създаден в Римския университет през 1927 г., Ферми, който е придобил международен авторитет, е избран за негов ръководител. Тук, в столицата на Италия, Ферми обединява около себе си няколко изключителни учени и основава първото в страната училище по съвременна физика. В международните научни среди започва да се нарича групата на Ферми. Две години по-късно Ферми е назначен от Бенито Мусолини на почетната позиция на член на новосъздадената Кралска академия на Италия. През 1938 г. Ферми е награден Нобелова наградапо физика. В решението на Нобеловия комитет се посочва, че наградата е присъдена на Ферми „за неговите доказателства за съществуването на нови радиоактивни елементи, получени чрез облъчване с неутрони и свързаното с това откритие на ядрени реакции, причинени от бавни неутрони“. Енрико Ферми научава за изкуствената радиоактивност веднага, през пролетта на 1934 г., веднага щом съпрузите Жолио-Кюри публикуват своите резултати. Ферми решава да повтори експериментите на Жолио-Кюри, но поема по съвсем различен път, използвайки неутрони като бомбардиращи частици. По-късно Ферми обяснява причините за недоверието към неутроните от страна на други физици и собственото си щастливо предположение: „Използването на неутрони като бомбардиращи частици страда от недостатъка, че броят на неутроните, които могат да бъдат практически изхвърлени, е неизмерим.“ по-малко числоалфа частици, получени от радиоактивни източници, или броя на протоните и дейтроните, ускорени в устройства с високо напрежение. Но този недостатък се компенсира частично от по-голямата ефективност на неутроните при извършване на изкуствени ядрени трансформации.Неутроните имат и друго предимство. Те са много способни да причиняват ядрени трансформации. Броят на елементите, които могат да бъдат активирани от неутрони, значително надвишава броя на елементите, които могат да бъдат активирани от други видове частици." През пролетта на 1934 г. Ферми започва да облъчва елементи с неутрони. „Неутронните оръдия“ на Ферми бяха малки тръбички с дължина няколко сантиметра. Те бяха пълни със „смес“ от фин берилиев прах и излъчване на радий. Ето как Ферми описва един от тези източници на неутрони: „Това беше стъклена тръба с размер само 1,5 см... в която имаше зърна берилий; Преди запояване на тръбата беше необходимо да се въведе известно количество излъчване на радий в нея. Алфа частици, излъчвани от радон в голямо числосе сблъскват с берилиеви атоми и произвеждат неутрони... Експериментът се провежда по следния начин. IN непосредствена близостОт неутронния източник се поставя плоча от алуминий, или желязо, или изобщо елемента, който е желателно да се изследва, и се оставя за няколко минути, часове или дни (в зависимост от конкретния случай). Неутроните, излъчени от източник, се сблъскват с ядрата на материята. В този случай възникват много ядрени реакции различни видове..." Как изглеждаше всичко това на практика? Изследваната проба беше определено времепод интензивно неутронно облъчване, тогава един от служителите на Ферми буквално пусна пробата до брояч на Гайгер-Мюлер, разположен в друга лаборатория, и записа импулсите на брояча. В крайна сметка много нови изкуствени радиоизотопи бяха с кратък живот. В първото съобщение от 25 март 1934 г. Ферми съобщава, че чрез бомбардиране на алуминий и флуор е получил изотопи на натрий и азот, които излъчват електрони (а не позитрони, както при Жолио-Кюри). Методът на неутронно бомбардиране се оказа много ефективен и Ферми написа, че това висока ефективностпри постигането на делене „напълно компенсира слабостта на съществуващите източници на неутрони в сравнение с източниците на алфа частици и протони“. Всъщност се знаеше много. Неутроните навлизат в ядрото на изстреляния атом, превръщайки го в нестабилен изотоп, който спонтанно се разпада и излъчва. В това лъчение се крие неизвестното: някои от изкуствено произведените изотопи излъчват бета лъчи, други гама лъчи, а трети алфа частици. Всеки ден броят на изкуствено получените радиоактивни изотопи нараства. Всяка нова ядрена реакция трябваше да бъде разбрана, за да се разберат сложните трансформации на атомите.За всяка реакция беше необходимо да се установи естеството на радиацията, защото само като я познаваме, човек може да си представи модела на радиоактивния разпад и да предвиди елемента, който ще се получи в крайния резултат. След това дойде ред на химиците. Те трябваше да идентифицират получените атоми. Това също отне време. Използвайки своя "неутронен пистолет", Ферми бомбардира флуор, алуминий, силиций, фосфор, хлор, желязо, кобалт, сребро и йод. Всички тези елементи бяха активирани и в много случаи Ферми можеше да посочи химическа природаполученият радиоактивен елемент. Той успя да активира 47 от 68 елемента, изследвани по този метод. Вдъхновен от успеха, той, в сътрудничество с Ф. Расети и О. Дагостино, предприема неутронно бомбардиране на тежки елементи: торий и уран. „Експериментите показват, че и двата елемента, предварително пречистени от обикновени активни примеси, могат да бъдат силно активирани, когато са бомбардирани от неутрони.“ На 22 октомври 1934 г. Ферми прави фундаментално откритие. Като постави парафинов клин между източника на неутрони и активирания сребърен цилиндър, Ферми забеляза, че клинът не намалява неутронната активност, а леко я увеличава. Ферми заключи, че този ефект вероятно се дължи на наличието на водород в парафина и реши да тества как ще повлияе на активността на делене голям бройелементи, съдържащи водород. След като проведе експеримента първо с парафин, след това с вода, Ферми отбеляза увеличение на активността стотици пъти. Експериментите на Ферми разкриват огромна ефективност бавни неутрони. Но в допълнение към забележителните експериментални резултати, през същата година Ферми постига забележителни теоретични постижения. Още в броя от декември 1933 г. на италиански научно списаниеНеговите предварителни мисли за бета разпада бяха публикувани. В началото на 1934 г. е публикувана неговата класическа статия „Към теорията на бета лъчите“. Резюмето на статията от автора гласи: „Предлага се количествена теориябета разпад, основан на съществуването на неутрино: в този случай излъчването на електрони и неутрино се разглежда по аналогия с излъчването на светлинен квант от възбуден атом в теорията на радиацията. Формулите се извличат от времето на живот на ядрото и за формата на непрекъснатия спектър на бета лъчите; получените формули се сравняват с експеримента. Ферми в тази теория ражда хипотезата за неутрино и протон-неутронния модел на ядрото, като също така приема хипотезата за изотоничен спин, предложена от Хайзенберг за този модел. Въз основа на идеите, изразени от Ферми, Хидеки Юкава предсказва през 1935 г. съществуването на нов елементарна частица, сега известен като пи-мезон или пион. Коментирайки теорията на Ферми, Ф. Расети пише: „Теорията, която той изгради на тази основа, се оказа способна да издържи почти без промяна две и половина десетилетия революционно развитие ядрена физика. Може да се отбележи, че физическа теориярядко се ражда в такава окончателна форма.

Радиоактивността е способността на някои химични елементи (уран, торий, радий, калифорний) спонтанно да се разпадат и да излъчват невидимо лъчение.

Радиоактивните вещества (РС) се разпадат със строго определена скорост, измерена чрез полуживот, т.е. времето, през което половината от всички атоми се разпадат. Радиоактивният разпад не може да бъде спрян или ускорен по никакъв начин.

Лъчът от радиация в магнитно поле се разделя на три вида радиация:

b-лъчението е поток от положително заредени частици, представляващи хелиево ядро, движещи се със скорост около 20 000 km/s, т.е. 35 000 пъти по-бърз от съвременните самолети. Алфа частицата е тежка частица; тя е 7300 пъти по-тежка от електрона. В животинските тъкани неговата проникваща способност е още по-малка и се измерва в микрони. Алфа частиците са част от космическите лъчи в близост до Земята (6%).

Алфа-разпадът е спонтанна трансформация на ядра, придружена от излъчване на два протона и два неутрона, образуващи ядрото He 4 2.

В резултат на алфа разпадане ядреният заряд намалява с 2 и масово числос 4 единици. Например: кинетична енергияизлъчената b-частица се определя от масите на началното и крайното ядро ​​на b-частицата. Известни са над 200 b-активни ядра, разположени предимно в края периодичната таблица. Известни са и около 20 бр b-радиоактивни изотопиредкоземни елементи. Тук b-разпадането е най-характерно за ядра с брой неутрони N = 84, които при излъчване на b-частици се превръщат в ядра със запълнена ядрена обвивка(N=82). Продължителността на живота на b-активните ядра варира в широки граници: от 3*10 -7 секунди (за Po 212) до (2-5)*10 15 години ( естествени изотопи Ce 142, 144, 176) Енергията на наблюдаваното b-разпадане е в диапазона от 4-9 MeV (с изключение на b-частиците с голям обсег) за всички тежки ядраи 2-4,5 MeV за редкоземни елементи.

в- радиация - поток от заредени отрицателно заредени частици (електрони). Тяхната скорост от 200 000-300 000 km/s се доближава до скоростта на светлината. Масата на бета частиците е 1/1840 от масата на водорода. Бета частиците са леки частици.

g-лъчение – е късовълново електромагнитно излъчване. По имоти е близо до рентгеново лъчение, но има значително по-голяма скорост и енергия, но се разпространява със скоростта на светлината. На спектъра електромагнитни вълнитези лъчи заемат почти най-дясната позиция. Следват се само космически лъчи. Енергията на гама лъчите е средно около 1,3 MeV (мегаелектронволта). Това е много висока енергия. Честотата на трептене на вълните на гама лъчите е 10 20 пъти/сек, т.е. гама лъчите са много твърди лъчи и тяхната проникваща способност е висока. Те преминават безпрепятствено през човешкото тяло.

Някои ядрени реакции произвеждат силно проникваща радиация, която не се отклонява от електрически и магнитни полета. Тези лъчи проникват през слой олово с дебелина няколко метра. Това излъчване е поток от неутрално заредени частици. Тези частици се наричат ​​неутрони.

Масата на неутрона е равна на масата на протона. Неутроните имат на различни скорости, средно по-малко от скоростта на светлината. Бързи неутрониразвиват енергии от порядъка на 0,5 MeV и по-високи, бавни - от фракции до няколко хиляди електронволта. Неутроните, като електрически неутрални частици, имат, подобно на гама-лъчите, висока проникваща способност. Отслабването на неутронния поток възниква главно поради сблъсъци с ядрата на други атоми и поради улавянето на неутрони от ядрата на атомите. Така че, когато се сблъскат с леки ядра, неутроните влизат в по-голяма степенгубят енергията си, но леките вещества, съдържащи водород, като вода, парафин, тъкани на човешкото тяло, мокър бетон, почва са най-добрите модератори и абсорбатори на неутрони.

В природата много химични елементи излъчват радиация. Тези елементи се наричат ​​радиоактивни елементи, а самият процес се нарича естествена радиоактивност. Нито огромни налягания и температури, нито магнитни и електрически полета. Радиоактивното излъчване е свързано с трансформацията на ядрата на даден елемент. Има два вида естествен радиоактивен разпад.

Алфа разпад, при който ядрото излъчва алфа частица. При този тип разпад едно ядро ​​винаги произвежда ядро ​​от друг елемент, което има заряд с две единици по-малък и маса с четири единици по-малко. Така например радият се разпада, превръщайки се в радон:

Ra 88 226 > He 2 4 + Rn 86 222

Бета разпад, при който бета частица се излъчва от ядрото. Тъй като една бета частица може да бъде различно заредена, бета разпадът може да бъде или електрон, или позитрон.

Електронният разпад произвежда елемент със същата маса, но със заряд, по-голям от единица. Ето как торият се превръща в протактиний:

Th 90 233 >Pa 91 233 + e -1 + g - квант.

При позитронно разпадане радиоактивен елемент губи положителна частица и се превръща в елемент със същата маса, но с единица по-малък заряд. Така изотопът на магнезия се превръща в натрий:

Mg 12 23 > Na 11 23 + e +1 + g- квант.

Чрез насочване на лъч от алфа частици върху алуминиева плоча те за първи път получават изкуствен радиоактивен изотоп на фосфор P 15 30:

Al 13 27 + He 2 4 > P 15 30 + n 0 1

Получените по този начин изотопи били наречени изкуствено радиоактивни, а способността им да се разпадат – изкуствена радиоактивност. В момента са получени над 900 изкуствени радиоактивни изотопа.

Те се използват широко в медицината и биологията за изучаване химически трансформациив организма. Този метод се нарича метод на тагирани атоми.

Радиоактивността е... способността на ядрата на атомите на някои химични елементи спонтанно да се трансформират в ядра на други химични елементи с освобождаване на енергия под формата на радиация. Веществата, които съществуват в природата, се наричат ​​естествено радиоактивни, докато веществата, които са придобили това свойство изкуствено, се наричат ​​изкуствено радиоактивни. Явлението радиоактивност е открито през 1896 г. от френския физик А. Бекерел при изследване на фосфоресценцията на уранови соли. По време на спонтанното, независимо от външни причини, разпадане на уранови соли се излъчват лъчи, подобни на рентгеновите: те проникват през непрозрачни вещества, осветяват фотохартия, йонизирани газове и засягат жива тъкан. През 1898г Мария Склодовска-Кюри открива радиоактивността на тория. Тя също го показа уранова рудаима по-голяма радиоактивност в сравнение с чистия уран. Мария и Пиер Кюри предполагат, че урановите соли съдържат примеси от други радиоактивни вещества, които се оказват полоний и радий.

Излъчванията от естествено радиоактивни елементи, както е показано от английския физик Е. Ръдърфорд (1911), имат различни физични свойства. Някои от лъчите в електрическо поле се отклоняват към отрицателно зареден проводник, което показва тяхната положителен заряд; те бяха наречени ά-лъчи. Друга част от лъчите се отклонява към положително зареден проводник. Тези отрицателно заредени лъчи се наричат ​​β-лъчи. Електрически неутралните лъчи, които не са били отклонени от електрическо поле, се наричат ​​γ-лъчи.

Изучаването на същността на естествения радиоактивен разпад доведе Е. Ръдърфорд до заключението за възможността за изкуствено делене на ядрата. През 1919 г., когато бомбардира ядрото на азотен атом с ά частици, той избива положително заредена частица - протон. В същото време се образува нов химичен елемент - кислород.

През 1932 г. се появяват данни за съществуването в ядрото на атомите, заедно с протоните, на неутрони, подобни по размер на тях. Съветските физици Д. Д. Яненко, Е. Г. Гапон и немският физик Голдхабер разработиха теория за протонно-неутропната структура на атомното ядро. английски физикЧадуик открива неутрона през 1933 г. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри, когато бомбардираха ά-частици от алуминий, бор и магнезий, получиха позитрон заедно с неутрони. Освен това позитроните се излъчват дори след като облъчването на алуминия е прекратено, т.е. за първи път радиоактивните елементи са получени по изкуствен път.

2713A1 +42 ά→10n + 3015P→ e+ + 3014Si

Първият генератор на неутрони, които са произведени в ускорител на тежки заредени частици (циклотрон), е проектиран през 1936 г. от Лорънс.

През 1940 г. съветските физици Г. Н. Флеров и К. А. Петржак откриват явлението на спонтанно делене на уранови ядра на големи фрагменти с освобождаване на 2-3 свободни неутрона, което от своя страна причинява делене на други ядра с освобождаване на нови неутрони, и т.н. и т.н. Показана е възможността за верижна реакция, която може да се използва за облъчване на стабилни химични елементи с неутрони и превръщането им в радиоактивни. За разлика от алфа-частиците, неутроните, като електрически неутрални, лесно проникват в ядрата на атомите, прехвърляйки ги във възбудено състояние.

През 1942 г. в САЩ италианският физик Е. Ферми за първи път получава верижна реакцияна практика създаване на работещ ядрен реактор. Разработката на първите образци датира от Втората световна война атомни оръжия. Използван е от САЩ през 1945 г. по време на бомбардировките японски градовеХирошима и Нагасаки. През 1954 г. СССР започва промишлена експлоатация на първата атомна електроцентрала в света.

Благодарение на създаването на атомни реактори и мощни ускорители на заредени частици вече са получени радиоактивни изотопи на всички химични елементи, които могат да се използват за нуждите на националната икономика, включително медицината.

Изкуствено радиоактивни изотопи се получават чрез бомбардиране на ядрата на атомите на стабилни химични елементи с неутрони, протони, дейтрони, както и от продукти на делене на уран или плутоний в ядрени реактори.

Пример за това е реакцията за получаване на радиофосфор:

3115P + 10n → 3215Р или 3115P + 11H → 3215P + e+ + p.

Лични впечатления и предложения за подобряване на работата на Детски център „Живата нишка”
За ползите от хипотерапията. Хипотерапията е конна рехабилитация или още по-просто – лечение с помощта на кон. За да убедим скептиците е достатъчно да покажем...

Когато бебето още не е родено...
Денталното обучение на родителите играе важна роля за поддържане на денталното здраве на децата. Необходимостта от грижа за временните зъби трябва да е ясна на родителите. Състояние на временно...