yang Zakon održanja mase - masa tvari koje ulaze u kemijsku reakciju jednaka je masi tvari koje nastaju kao rezultat reakcije

Atomsko-molekularnu teoriju razvio je M.V. Lomonosov 1741. Glavne odredbe zakona:

1) sve supstance se sastoje od "telešca" (molekula);

2) molekule se sastoje od "elemenata" (atoma);

3) čestice - molekule i atomi - su u neprekidnom kretanju. Toplotno stanje tijela je rezultat kretanja njihovih čestica;

4) molekule jednostavnih supstanci sastoje se od identičnih atoma i molekula složene supstance od različitih atoma. Atomsko-molekularna doktrina konačno je uspostavljena 1860.

Psupstance za rast- supstance koje se sastoje isključivo od atoma jednog hemijskog elementa, za razliku od složenih supstanci. Ovisno o vrsti hemijska veza između atoma jednostavne supstance može biti metali(Na, Mg, Al, Bi, itd.) i nemetali(H 2, N 2, Br 2, Si, itd.)

Hemijski element- skup atoma sa istim nuklearnim nabojem i brojem protona, koji se poklapa sa rednim (atomskim) brojem u periodnom sistemu. Svaki hemijski element ima svoje ime i simbol, koji su dati u Mendeljejevom Periodnom sistemu elemenata.

Zakon konstantnosti sastava - svako specifično hemijski čisto jedinjenje, bez obzira na način njegove pripreme, sastoji se od istih hemijski elementi

Zakon višestrukih omjera jedan je od stehiometrijskih zakona kemije: ako dva elementa tvore više od jednog spoja jedan s drugim, tada mase jednog od elemenata po istoj masi drugog elementa,

tretiraju se kao cijeli brojevi, obično mali.

Zakon zapreminskih odnosa Zapremine gasova koji reaguju pod istim uslovima (temperatura i pritisak) međusobno su povezani kao celi brojevi.

Atomska masa elementa- je omjer mase njegovog atoma i 1/12 mase atoma 12C

atomi u molekulima su međusobno povezani u određenom nizu prema njihovim valencijama. Niz međuatomskih veza u molekulu naziva se njegov hemijska struktura a odražava se jednom strukturnom formulom (strukturna formula). Molekularna masa masa molekula, izražena u jedinicama atomske mase. Numerički jednak molarnoj masi.

Mol je jedinica za količinu supstance. To je takva količina supstance (ili njenog dijela) koja sadrži 6,02 1023 čestica (molekula, atoma ili drugih čestica)

Avagadrov zakon jednake zapremine različitih gasova, uzetih pri istoj temperaturi i pritisku, sadrže isti broj molekula

Mol je jedinica za količinu supstance. To je takva količina supstance (ili njenog dijela) koja sadrži 6,02 1023 čestica (molekula, atoma ili drugih čestica)

Ekvivalent- to je stvarna ili zamišljena čestica koja se može vezati, osloboditi ili na neki drugi način biti ekvivalentna vodikovom kationu u reakcijama ionske izmjene ili elektronu u redoks reakcijama

Zakon ekvivalenata: Sve supstance reaguju u ekvivalentnim omjerima. Valencija je svojstvo atoma datog elementa da vežu ili zamjenjuju određeni broj atoma drugog elementa u spoju.

Avogadrov zakon vam omogućava da odredite broj atoma koji čine molekule jednostavnih plinova. Proučavanjem volumnih odnosa u reakcijama koje uključuju vodonik, kisik, dušik i hlor, ustanovljeno je da su molekuli ovih plinova dvoatomni. Stoga, određivanjem relativne molekulske mase bilo kojeg od ovih plinova i dijeljenjem na pola, može se odmah pronaći relativna atomska masa odgovarajućeg elementa. Na primjer, utvrđeno je da molekularne mase hlor je 70,90; odavde atomska masa hlor je jednak ili 35,45.

Valence sposobnost atoma hemijskih elemenata da formiraju određeni broj hemijskih veza sa atomima drugih elemenata.

Intr.e je zbir energija molekularnih interakcija i toplinskih kretanja molekula. Unutrašnja energija je jednovrijedna funkcija stanja sistema

Kovalentnu vezu formiraju dva elektrona sa suprotnim spinovima, i to elektronski par pripada dva atoma.

energetsko stanje elektrona u atomu.

Glavna stvarkvantni broj - cijeli broj koji označava broj nivoa energije. karakteriše energija elektrona zauzimaju određeni energetski nivo. To je prvi u nizu kvantnih brojeva, koji uključuje glavne, orbitalne i magnetne kvantne brojeve, kao i spin

Orbitalni kvantni broj- u kvantnoj fizici kvantni broj ℓ, koji određuje oblik raspodjele amplitude valne funkcije elektrona u atomu, odnosno oblik elektronskog oblaka. Određuje podnivo energetskog nivoa određenog glavnim (radijalnim) kvantni broj n i može uzeti vrijednosti

Je svojstvena vrijednost operatora orbitalni moment elektrona, koji se razlikuje od ugaonog momenta elektrona j samo na operateru centrifuge s:

Energija jonizacije- predstavlja najmanju energiju potrebnu za uklanjanje elektrona iz slobodnog atoma. Na energiju jonizacije atoma najznačajnije utiču sljedeći faktori:

efektivni naboj jezgra, koji je funkcija broja elektrona u atomu koji ekraniziraju jezgro i nalaze se u dubljim unutrašnjim orbitalama;

radijalna udaljenost od jezgra do maksimalne gustine naelektrisanja spoljašnjeg, najslabije vezanog za atom i koji ga ostavlja tokom jonizacije, elektrona;

mjera prodorne moći tog elektrona;

međuelektronsko odbijanje među vanjskim (valentnim) elektronima.

afinitet prema elektronu- količina energije koja se oslobađa kada je elektron vezan za atom, molekul ili radikal. Elektronski afinitet se obično izražava u elektron voltima. Vrijednost vrijednosti afiniteta elektrona važna je za razumijevanje prirode kemijske veze i procesa stvaranja negativnih jona. Što je veći afinitet prema elektronu, to je atomu lakše da spoji elektron. Afinitet atoma metala za elektron je nula, za atome nemetala afinitet za elektron je veći, što je element (nemetal) bliži inertnom gasu u periodičnom sistemu D. I. Mendeljejeva. Stoga, u roku, intenzivirati nemetalnih svojstava kako se približavamo kraju perioda.

Atom se sastoji od jezgra i elektronskog oblaka koji ga okružuje. nalazi u elektronskom oblaku elektrona medvjed negativan električni naboj. Protoni uključeno u sastav jezgra, nosi pozitivno U bilo kojem atomu, broj protona u jezgru je tačno jednak broju elektrona u elektronskom oblaku, tako da je atom u cjelini neutralna čestica koja ne nosi naboj. Atom može izgubiti jedan ili više elektrona, ili obrnuto - uhvatiti strane elektrone. U tom slučaju, atom dobiva pozitivan ili negativan naboj i naziva se ion.

Izotopi(od drugog grčkog ισος - "jednako", "isto", i τόπος - "mjesto") - varijeteti atoma (i jezgara) hemijskog elementa koji imaju isti atomski broj, ali različite masene brojeve. Naziv je dobio zbog činjenice da su svi izotopi jednog atoma smješteni na istom mjestu (u jednoj ćeliji) periodnog sistema: 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O - tri stabilna izotopa kisika.

Radioaktivni elementi i njihov raspad.

radioaktivnog raspada- spontana promjena sastava nestabilnih atomskih jezgara emitiranjem elementarnih čestica ili nuklearnih fragmenata. Postoje alfa, beta i gama raspadi. Shodno tome, emituju alfa, beta i gama čestice. Raspad s najjačom prodornom moći je gama raspad (ne odbija ga magnetsko polje). Alfa je pozitivno nabijena čestica. Beta su negativno nabijene čestice.

Raspad jezgara radioaktivnih elemenata ili izotopa može se dogoditi na tri glavna načina, a odgovarajuće reakcije nuklearnog raspada nazivaju se prva tri slova grčke abecede. At alfa raspad oslobađa se atom helija koji se sastoji od dva protona i dva neutrona - obično se naziva alfa čestica. Budući da alfa raspad podrazumijeva smanjenje broja pozitivno nabijenih protona u atomu za dva, jezgro koje je emitiralo alfa česticu pretvara se u jezgro elementa dvije pozicije ispod njega u periodičnom sistemu Mendeljejeva. At beta raspad jezgro emituje elektron i element napreduje za jednu poziciju naprijed prema periodnom sistemu (u ovom slučaju, u suštini, neutron se pretvara u proton sa zračenjem samog ovog elektrona). konačno, gama raspad - ovo je raspad jezgara sa emisijom fotona visoke energije, koji se obično nazivaju gama zracima. U tom slučaju jezgro gubi energiju, ali se hemijski element ne mijenja. radioaktivni element Hemijski element čiji su svi izotopi radioaktivni.

1. 37. Veštačka radioaktivnost.

umjetna radioaktivnost- spontani raspad jezgara elemenata dobijenih vještačkim putem odgovarajućim nuklearnim reakcijama. Sve tri vrste zračenja - a, b i g, karakteristične za prirodna radioaktivnost, - također emitiraju umjetno radioaktivne tvari. Međutim, među umjetno radioaktivnim tvarima često se susreće i drugi tip raspada, koji nije svojstven prirodno radioaktivnim elementima. Ovo je raspad sa emisijom pozitrona - čestica koje imaju masu elektrona, ali nose -pozitivan naboj. By apsolutna vrijednost naboji pozitrona i elektrona su jednaki. Vještački- radioaktivne supstance može se nabaviti sa širokim spektrom nuklearne reakcije. Primjer je reakcija hvatanja neutrona srebrom. Za izvođenje takve reakcije dovoljno je staviti srebrnu ploču u blizinu izvora neutrona okruženog parafinom.

1. 38. Nuklearne reakcije.

nuklearna reakcija- proces formiranja novih jezgara ili čestica tokom njihovih sudara. Po prvi put, Rutherford je 1919. godine promatrao nuklearnu reakciju, bombardirajući jezgra atoma dušika α-česticama, zabilježena je pojavom sekundarnih ionizirajućih čestica koje imaju raspon u plinu veći od raspona α-čestica i identifikovani kao protoni. Nakon toga, fotografije ovog procesa su dobijene pomoću komore za oblake.

1. 39. Teorija hemijske strukture.

Ova teorija ima četiri pozicije: 1) Atomi u molekulu su povezani u određenom nizu u skladu sa svojom valencijom. Ova sekvenca se zove hemijska struktura. 2) Svojstva supstance ne zavise samo od kvalitativnog i kvantitativnog sastava molekula, već i od njegove hemijske strukture. Supstance koje imaju isti sastav, ali različite strukture nazivaju se izomeri, već samo njihovo postojanje izomerizam. 3) Atomi i grupe atoma u molekulu međusobno utiču jedni na druge direktno ili preko drugih atoma. 4) Struktura materije je prepoznatljiva, moguća je sinteza supstanci sa datom strukturom. Butlerov.1861

1. 40. Kovalentna veza.

kovalentna veza- hemijska veza nastala preklapanjem para oblaka valentnih elektrona. Zovu se elektronski oblaci koji pružaju komunikaciju zajednički elektronski par. Polarna je i nepolarna. Važna karakteristika kovalentne veze je njen polaritet. Ako se molekul sastoji od 2 atoma koji su povezani polarnom vezom, onda je takav molekul polarni molekul. Predstavlja dipol. Dipol je električno neutralan sistem u kojem su centri pozitivnog i negativnog naboja na određenoj udaljenosti jedan od drugog. Polaritet molekula kvantificira se dipolnim momentom, koji je jednak proizvodu dužine dipola i vrijednosti efektivnog naboja. Efektivno punjenje = 1,6 * 10 -19 C. Sposobnost molekula i pojedinačnih veza da se polariziraju pod utjecajem vanjskog električnog polja naziva se poliizabilnost. Sposobnost atoma da učestvuje u formiranju ograničenog broja kovalentne veze, naziva se zasićenje kovalentne veze. Orijentacija kovalentne veze određuje prostornu strukturu molekula, tj. preklapajući elektronski oblaci. Javlja se samo pri određenoj međusobnoj orijentaciji orbitala, što daje najveću gustoću elektrona u području preklapanja.

radioaktivnost - ovo je svojstvo atomskih jezgara određenih hemijskih elemenata da se spontano transformišu u jezgra drugih elemenata uz emisiju posebne vrste zračenja koja se naziva radioaktivna. Ne možete uticati na tok procesa radioaktivnog raspada bez promene stanja atomsko jezgro. Brzinom struje radioaktivne transformacije nemaju uticaja na promene temperature i pritiska, prisustvo električnih i magnetnih polja, vrste hemijsko jedinjenje dati radioaktivni element i njegovo agregatno stanje.

Radioaktivne pojave koje se javljaju u prirodi nazivaju se prirodna radioaktivnost(kosmičko zračenje i zračenje prirodnih radionuklida rasutih u kopnenim stenama, tlu, vodi, vazduhu, građevinskim i drugim materijalima, živim organizmima). Na primjer, izotop 40 K je široko rasprostranjen u tlu i snažno ga zadržavaju gline zbog procesa sorpcije. Glinena tla su gotovo svuda bogatija radioaktivnim elementima od pješčanih i krečnjačkih. Radioaktivni teški elementi (U, Th, Ra) nalaze se uglavnom u granitnim stijenama. Radioaktivni elementi se nalaze u prirodi u tragovima. AT zemljine kore prirodno radioaktivni elementi nalaze se pretežno u rude uranijuma, i skoro svi su izotopi teški elementi With atomski broj više od 83. Lanci radioaktivnih raspada počinju sa uranijumom – radijumom (- Ra), torijumom () ili aktinijem ().

Slični procesi koji se odvijaju u umjetno dobivenim supstancama (putem odgovarajućih nuklearnih reakcija) nazivaju se umjetna radioaktivnost(spaljivanje uglja, razvoj ležišta radioaktivnih ruda, upotreba radionuklida u raznim sektorima privrede, rad nuklearnih postrojenja, nuklearne eksplozije u miroljubive svrhe(izgradnja podzemnih skladišta, proizvodnja nafte, izgradnja kanala), nesreće na objektima koji sadrže radioaktivne materije, nuklearni otpad iz nuklearnih elektrana, industrija, flota, ispitivanja nuklearno oružje(kod nuklearne eksplozije nastaje oko 250 izotopa 35 elemenata (od kojih je 225 radioaktivnih) kao direktne fisione fragmente jezgara teških elemenata (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U) i produkti njihovog raspada.

Količina radioaktivnih fisionih produkata (RPD) raste proporcionalno snazi ​​nuklearnog naboja. Dio formiranog RPD-a se raspada u narednih nekoliko sekundi i minuta nakon eksplozije, drugi dio ima vrijeme poluraspada od nekoliko sati.

Radionuklidi kao što su 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, imaju poluživot od nekoliko dana, a 85 Kr, 90 Sr, 106 Ru, 125 Sb, 137 Cs, l47 Pm, l5l Sm, l55 Eu - od jedne godine do nekoliko desetina godina. Grupu koju čine 87 Rb, 93 Zr, l29 I, 135 Cs, 144 Nd, 137 Sm karakteriše izuzetno sporo raspadanje koje traje milionima godina)).

Vještački radionuklidi po raznih razloga Pasti u okruženje, čime se povećava pozadinu zračenja. Osim toga, oni su uključeni u biološki sistemi i ulaze direktno u tijelo životinja i ljudi. Sve to predstavlja opasnost za normalno funkcioniranje živog organizma.

Vanjski i interni izvori, djelujući kontinuirano, obavještavaju tijelo o određenoj apsorbiranoj dozi. Većina Izloženost od izvora prirodnog zračenja zbog čega osoba prima zemaljski izvori-- U prosjeku, više od 5/6 godišnje efektivne ekvivalentne doze koju primi stanovništvo (uglavnom interna izloženost). Ostalo je kosmičko zračenje (uglavnom ekspozicija). Efektivna ekvivalentna doza od izlaganja kosmičkom zračenju je oko 300 µSv/godišnje (za one koji žive na nivou mora), za one koji žive iznad 2.000 m nadmorske visine ova vrijednost je nekoliko puta veća. Prosječna godišnja sigurna doza za ljude je oko 1,2 mGy za gonade i 1,3 mGy za skelet.

Vještačku radioaktivnost otkrili su supružnici Irene (1897–1956) i Frederic (1900–1958) Joliot-Curie. Dana 15. januara 1934. njihovu belešku je predstavio J. Perrin na sastanku Pariške akademije nauka. Irene i Frederick su uspjeli ustanoviti da nakon bombardiranja alfa česticama, neki laki elementi - magnezijum, bor, aluminij - emituju pozitrone. Nadalje, pokušali su da uspostave mehanizam ove emisije, koji se po karakteru razlikovao od svih slučajeva nuklearnih transformacija poznatih u to vrijeme. Naučnici su postavili izvor alfa čestica (preparat polonijuma) na udaljenosti od jednog milimetra od aluminijumske folije. Zatim su je desetak minuta izložili zračenju. Geiger-Muller brojač je pokazao da folija emituje zračenje čiji intenzitet opada eksponencijalno s vremenom s vremenom poluraspada od 3 minute i 15 sekundi. U eksperimentima sa borom i magnezijumom, poluživoti su bili 14 i 2,5 minuta, respektivno. Ali u eksperimentima sa vodonikom, litijumom, ugljenikom, berilijumom, azotom, kiseonikom, fluorom, natrijumom, kalcijumom, niklom i srebrom, takvi fenomeni nisu pronađeni. Ipak, Joliot-Curies je zaključio da se zračenje uzrokovano bombardiranjem atoma aluminija, magnezija i bora ne može objasniti prisustvom bilo kakve nečistoće u preparatu polonijuma. „Analiza zračenja bora i aluminijuma u komori oblaka pokazala je“, pišu K. Manolov i V. Tjutjunik u svojoj knjizi „Biografija atoma“, „da je to struja pozitrona. Postalo je jasno da se naučnici bave novom pojavom koja se značajno razlikuje od svih poznatih slučajeva nuklearnih transformacija. Do sada poznate nuklearne reakcije bile su eksplozivne prirode, dok se emisija pozitivnih elektrona od strane određenih svjetlosnih elemenata ozračenih polonijevim alfa zrakama nastavlja još neko manje-više dugo nakon uklanjanja izvora alfa zraka. U slučaju bora, na primjer, ovo vrijeme dostiže pola sata. Joliot-Curies su došli do zaključka da ovdje mi pričamo o stvarnoj radioaktivnosti, koja se manifestuje u emisiji pozitrona. Bili su potrebni novi dokazi, a prije svega izolacija odgovarajućeg radioaktivnog izotopa. Na osnovu istraživanja Rutherforda i Cockcrofta, Irene i Frederic Joliot-Curie uspjeli su ustanoviti šta se dešava sa atomima aluminijuma kada su bombardovani polonijum alfa česticama. Prvo, alfa čestice hvata jezgro atoma aluminija, čiji se pozitivni naboj povećava za dvije jedinice, zbog čega se pretvara u jezgro radioaktivnog atoma fosfora, kojeg znanstvenici nazivaju radiofosfor. Ovaj proces je praćen emisijom jednog neutrona, zbog čega se masa nastalog izotopa povećava ne za četiri, već za tri jedinice i postaje jednaka 30. Stabilni izotop fosfora ima masu 31. „Radiofosfor“ sa naelektrisanje od 15 i masa od 30 se raspadaju sa vremenom poluraspada od 3 minuta i 15 sekundi, emitujući jedan pozitron i postajući stabilan izotop silicijuma. Jedini i neosporan dokaz da se aluminijum pretvara u fosfor, a zatim u silicijum sa nabojem od 14 i masom od 30 mogao bi biti samo izolacija ovih elemenata i njihova identifikacija koristeći njihove karakteristične kvalitativne karakteristike. hemijske reakcije. Za svakog hemičara koji radi sa stabilnim jedinjenjima, ovo je bio lak zadatak, ali za Irene i Fredericka situacija je bila potpuno drugačija: atomi fosfora koje su dobili trajali su nešto više od tri minute. Hemičari imaju mnogo metoda za otkrivanje ovog elementa, ali svi zahtijevaju dugotrajna određivanja. Stoga je mišljenje hemičara bilo jednoglasno: identificirati fosfor za takve kratko vrijeme nemoguće. Međutim, Joliot-Curies nisu prepoznali riječ "nemoguće". I iako je ovaj "nerješiv" zadatak zahtijevao prezaposlenost, napetost, virtuozna spretnost i beskrajno strpljenje, riješeno je. Unatoč izuzetno niskom prinosu proizvoda nuklearnih transformacija i apsolutno zanemarivoj masi tvari koja je podvrgnuta transformaciji - svega nekoliko miliona atoma, bilo je moguće utvrditi Hemijska svojstva dobijeni radioaktivni fosfor. Otkriće umjetne radioaktivnosti odmah je ocijenjeno kao jedno od najvećih otkrića stoljeća. Prije toga, radioaktivnost koja je bila svojstvena nekim elementima čovjek nije mogao izazvati, uništiti ili na neki način promijeniti. Joliot-Curies su bili prvi koji su umjetno izazvali radioaktivnost dobivanjem novih radioaktivnih izotopa. Naučnici su predvidjeli veliki teorijski značaj ovog otkrića i mogućnost njegove praktične primjene u oblasti biologije i medicine. Već u sljedeće godine Otkrivači umjetne radioaktivnosti, Irene i Frederic Joliot-Curie, dobili su Nobelovu nagradu za hemiju. Nastavljajući ova istraživanja, italijanski naučnik Fermi je pokazao da neutronsko bombardovanje izaziva veštačku radioaktivnost u teški metali. Enriko Fermi (1901–1954) rođen je u Rimu. Još kao dijete, Enrico je pokazao veliku sposobnost za matematiku i fiziku. Njegovo izvanredno znanje u ovim naukama, stečeno uglavnom kao rezultat samoobrazovanja, omogućilo mu je da 1918. godine dobije stipendiju i upiše Višu normalnu školu na Univerzitetu u Pizi. Tada je Enrico dobio privremenu poziciju nastavnika matematike za hemičare na Univerzitetu u Rimu. 1923. odlazi na službeni put u Njemačku, u Getingen, kod Maksa Borna. Po povratku u Italiju, Fermi je radio od januara 1925. do jeseni 1926. na Univerzitetu u Firenci. Ovdje prima svoju prvu stepen"slobodnog docenta" i, što je najvažnije, stvara svoj čuveni rad o kvantnoj statistici. U decembru 1926. preuzeo je mjesto profesora na novoosnovanoj katedri teorijske fizike na Univerzitetu u Rimu. Ovdje je organizovao tim mladih fizičara: Rasetti, Amaldi, Segre, Pontecorvo i drugi koji su činili italijansku školu moderna fizika. Kada je 1927. godine osnovana prva katedra za teorijsku fiziku na Univerzitetu u Rimu, za njenog šefa je izabran Fermi, koji je uspeo da stekne međunarodni ugled. Ovdje u glavnom gradu Italije, Fermi je oko sebe okupio nekoliko istaknutih naučnika i osnovao prvu školu moderne fizike u zemlji. U međunarodnim naučnim krugovima počela je da se zove Fermi grupa. Dve godine kasnije, Fermija je Benito Musolini imenovao na počasni položaj člana novostvorene Kraljevske akademije Italije. Godine 1938. Fermi je nagrađen nobelova nagrada u fizici. U odluci Nobelovog komiteta navodi se da je nagrada Fermiju dodijeljena "zbog dokaza o postojanju novih radioaktivnih elemenata dobivenih zračenjem neutronima, te otkrića nuklearnih reakcija izazvanih sporim neutronima u vezi s tim". Enrico Fermi je saznao za umjetnu radioaktivnost odmah, u proljeće 1934., čim su Joliot-Curies objavili svoje rezultate. Fermi je odlučio da ponovi Joliot-Curie eksperimente, ali je krenuo na potpuno drugačiji način, koristeći neutrone kao bombardirajuće čestice. Kasnije je Fermi objasnio razloge nepovjerenja drugih fizičara u neutrone i svoju sretnu pretpostavku: „Upotreba neutrona kao bombardirajućih čestica pati od nedostatka: broj neutrona koji se praktično mogu odložiti je nemjerljiv manje od broja alfa čestice iz radioaktivnih izvora, odnosno broj protona i deuterona ubrzanih u visokonaponskim uređajima. Ali ovaj nedostatak je dijelom nadoknađen većom efikasnošću neutrona u izvođenju umjetnih nuklearnih transformacija.Neutroni imaju i još jednu prednost. Oni su veoma sposobni da izazovu nuklearne transformacije. Broj elemenata koji se mogu aktivirati neutronima daleko premašuje broj elemenata koji se mogu aktivirati drugim vrstama čestica.” U proleće 1934. Fermi je počeo da zrači elemente neutronima. Fermijeve "neutronske topove" bile su male cijevi duge nekoliko centimetara. Ispunjeni su "mješavinom" fino raspršenog berilijumskog praha i emanacije radijuma. Evo kako je Fermi opisao jedan od ovih izvora neutrona: „Bila je to staklena cijev veličine samo 1,5 cm... u kojoj su bila zrna berilija; prije lemljenja cijevi, bilo je potrebno u nju unijeti određenu količinu emanacije radijuma. alfa čestice koje emituje radon veliki brojevi sudaraju se sa atomima berilija i daju neutrone... Eksperiment se izvodi na sljedeći način. AT blizina ploča od aluminijuma, ili gvožđa, ili uopšte, elementa koji se želi proučavati, postavlja se od izvora neutrona i ostavlja nekoliko minuta, sati ili dana (u zavisnosti od konkretnog slučaja). Neutroni koji se emituju iz izvora sudaraju se sa jezgrima materije. U ovom slučaju dolazi do mnogih nuklearnih reakcija razne vrste…” Kako je sve to izgledalo u praksi? Ispitani uzorak je bio dato vrijeme pod intenzivnim uticajem neutronskog zračenja, tada je jedan od Fermijevih službenika bukvalno odvezao uzorak do Geiger-Muller brojača koji se nalazi u drugoj laboratoriji i snimio impulse brojača. Na kraju krajeva, mnogi novi umjetni radioizotopi bili su kratkog vijeka. U prvoj komunikaciji, od 25. marta 1934. godine, Fermi je izvestio da je bombardovanjem aluminijuma i fluora dobio izotope natrijuma i azota koji emituju elektrone (a ne pozitrone, kao kod Joliot-Curiea). Metoda neutronskog bombardiranja pokazala se vrlo efikasnom, a Fermi je to napisao visoka efikasnost u implementaciji cijepanja "prilično kompenzira slabost postojećih izvora neutrona u odnosu na izvore alfa čestica i protona." U stvari, znalo se mnogo. Neutroni su udarili u jezgro obloženog atoma, pretvarajući ga u nestabilan izotop, koji se spontano raspadao i zračio. U ovom zračenju krilo se nepoznato: neki od veštački dobijenih izotopa emituju beta zrake, drugi - gama zrake, a treći - alfa čestice. Svakim danom se povećavao broj umjetno proizvedenih radioaktivnih izotopa. Svaku novu nuklearnu reakciju trebalo je shvatiti da bi se razumjele složene transformacije atoma.Za svaku reakciju bilo je potrebno utvrditi prirodu zračenja, jer se samo znajući to moglo zamisliti shemu radioaktivnog raspada i predvidjeti element to bi bio konačan rezultat. Onda je došao red na hemičare. Morali su identificirati nastale atome. I za ovo je trebalo vremena. Fermi je bombardovao fluor, aluminijum, silicijum, fosfor, hlor, gvožđe, kobalt, srebro i jod svojim "neutronskim pištoljem". Svi ovi elementi su se aktivirali, a u mnogim slučajevima Fermi bi mogao ukazivati hemijske prirode formirani radioaktivni element. Uspio je aktivirati 47 od 68 elemenata proučavanih ovom metodom. Ohrabren uspjehom, u saradnji sa F. Razettijem i O. DAgostinom, poduzeo je neutronsko bombardiranje teških elemenata: torijuma i uranijuma. "Eksperimenti su pokazali da oba elementa, prethodno pročišćena od uobičajenih aktivnih nečistoća, mogu biti snažno aktivirana kada se bombardiraju neutronima." Fermi je 22. oktobra 1934. napravio fundamentalno otkriće. Postavljanjem parafinskog klina između izvora neutrona i aktiviranog srebrnog cilindra, Fermi je uočio da klin ne smanjuje neutronsku aktivnost, već je neznatno povećava. Fermi je zaključio da je ovaj efekat očigledno bio posledica prisustva vodika u parafinu, i odlučio je da testira kako će to uticati na aktivnost cepanja veliki broj elementi koji sadrže vodonik. Nakon što je eksperiment izvršio prvo s parafinom, a zatim s vodom, Fermi je naveo povećanje aktivnosti stotine puta. Fermijevi eksperimenti su pokazali ogromnu efikasnost spori neutroni. Ali, pored izuzetnih eksperimentalnih rezultata, Fermi je iste godine postigao izuzetna teorijska dostignuća. Već u decembarskom broju 1933. na talijanskom naučni časopis objavio svoja preliminarna razmišljanja o beta raspadu. Početkom 1934. godine objavljen je njegov klasični rad "O teoriji beta zraka". Autorski sažetak članka glasi: „Predlaže se kvantitativna teorija beta raspad zasnovan na postojanju neutrina: u ovom slučaju, emisija elektrona i neutrina se razmatra po analogiji sa emisijom svetlosnog kvanta od strane pobuđenog atoma u teoriji zračenja. Formule su izvedene iz životnog veka jezgra i za oblik kontinuiranog spektra beta zraka; dobijene formule se upoređuju sa eksperimentom. Fermi je u ovoj teoriji dao život hipotezi o neutrina i proton-neutronskom modelu jezgra, prihvatajući i hipotezu izotoničnog spina koju je predložio Heisenberg za ovaj model. Na osnovu ideja koje je iznio Fermi, Hideki Yukawa je 1935. godine predvidio postojanje novog elementarna čestica, sada poznat kao pi-mezon ili pion. Komentarišući Fermijevu teoriju, F. Razetti je napisao: „Pokazalo se da je teorija koju je izgradio na ovoj osnovi sposobna izdržati gotovo nepromijenjeno dvije i po decenije revolucionarnog razvoja nuklearna fizika. Moglo bi se to primijetiti fizička teorija rijetko rođeni u tako konačnom obliku.

Radioaktivnost je sposobnost nekih hemijskih elemenata (uranijum, torijum, radijum, kalifornij) da se spontano raspadaju i emituju nevidljivo zračenje.

Radioaktivne supstance (RS) se raspadaju strogo definisanom brzinom, merenom vremenom poluraspada, tj. vrijeme potrebno da se polovina svih atoma raspadne. Radioaktivni raspad se ne može ni na koji način zaustaviti ili ubrzati.

Snop zračenja u magnetskom polju dijeli se na tri vrste zračenja:

b-zračenje - tok pozitivno nabijenih čestica koje predstavljaju jezgro helijuma, krećući se brzinom od oko 20.000 km/s, tj. 35.000 puta brži od modernih aviona. Alfa čestica je jedna od teških čestica, 7300 puta je teža od elektrona. U životinjskim tkivima njegova prodorna moć je još manja i mjeri se u mikronima. Alfa čestice su dio kosmičkih zraka u blizini Zemlje (6%).

Alfa raspad je spontana transformacija jezgara, praćena emisijom dva protona i dva neutrona, formirajući He 4 2 jezgro.

Kao rezultat alfa raspada, nuklearni naboj se smanjuje za 2, i maseni broj za 4 jedinice. Na primjer: kinetička energija izbačena b-čestica određena je masama početnog i finalnog jezgra b-čestice. Poznato je više od 200 6-aktivnih jezgara, koje se nalaze uglavnom na kraju periodični sistem. Poznato je i oko 20 b-radioaktivni izotopi rijetkih zemljanih elemenata. Ovdje je b-raspad najtipičniji za jezgra sa brojem neutrona N = 84, koja se, kada se emituju b-čestice, pretvaraju u jezgra sa ispunjenim nuklearni omotač(N=82). Životni vijek b-aktivnih jezgara uvelike varira: od 3 * 10 -7 sekundi (za Po 212) do (2-5) * 10 15 godina ( prirodni izotopi Ce 142, 144, 176) Energija opaženog b-raspada nalazi se u opsegu 4-9 MeV (sa izuzetkom b-čestica dugog dometa) za sve teška jezgra i 2-4,5 MeV za elemente retkih zemalja.

c- zračenje - tok nabijenih negativno nabijenih čestica (elektrona). Njihova brzina od 200.000-300.000 km/s približava se brzini svjetlosti. Masa beta čestica jednaka je 1/1840 mase vodonika. Beta čestice su čestice svjetlosti.

g-zračenje - je kratkotalasno elektromagnetno zračenje. Njegova svojstva su u blizini X-zrake, ali ima mnogo veću brzinu i energiju, ali se širi brzinom svjetlosti. U spektru elektromagnetnih talasa ovi zraci zauzimaju gotovo krajnje pravo mjesto. Oni se samo prate kosmičke zrake. Energija gama zraka je u prosjeku oko 1,3 MeV (megaelektronvolt). Ovo je veoma velika energija. Frekvencija oscilovanja talasa gama zraka je 10 20 puta/sek, odnosno gama zraci su veoma tvrdi zraci, a moć prodiranja je velika. Oni nesmetano prolaze kroz ljudsko tijelo.

U nekim nuklearnim reakcijama nastaje jako prodorno zračenje koje se ne odbija električnim i magnetna polja. Ovi zraci prodiru kroz sloj olova debeo nekoliko metara. Ovo zračenje je tok neutralno nabijenih čestica. Ove čestice se nazivaju neutroni.

Masa neutrona jednaka je masi protona. Neutroni imaju različita brzina, u prosjeku manja od brzine svjetlosti. brzi neutroni razvijaju energiju reda veličine 0,5 MeV i više, spore - od frakcija do nekoliko hiljada elektron-volti. Neutroni, budući da su električno neutralne čestice, imaju, poput gama zraka, veliku prodornu moć. Slabljenje neutronskog toka uglavnom nastaje zbog sudara s jezgrama drugih atoma i zbog hvatanja neutrona jezgrima atoma. Dakle, u sudaru sa lakim jezgrima, neutroni ulaze više gube energiju, ali lake supstance koje sadrže vodonik kao što su: voda, parafin, tkiva ljudskog tela, sirovi beton, tlo, su najbolji moderatori i apsorberi neutrona.

U prirodi mnogi hemijski elementi emituju zračenje. Ovi elementi se nazivaju radioaktivnim elementima, a sam proces naziva se prirodna radioaktivnost. Niti ogromni pritisci i temperature, niti magnetni i električna polja. Radioaktivno zračenje je povezano s transformacijom jezgri elementa. Postoje dvije vrste prirodnog radioaktivnog raspada.

Alfa raspad, u kojem jezgro emituje alfa česticu. Kod ove vrste raspada se jezgro drugog elementa uvijek dobija iz jednog jezgra, u kojem je naboj manji od dvije jedinice, a masa manja od četiri jedinice. Tako se, na primjer, radijum raspada, pretvarajući se u radon:

Ra 88 226 > He 2 4 + Rn 86 222

Beta raspad, u kojem se beta čestica emituje iz jezgra. Budući da beta čestica može biti različito nabijena, beta raspad može biti elektronski ili pozitronski.

Elektronski raspad proizvodi element iste mase, ali s nabojem većim od jedan. Ovako se torij pretvara u protaktinijum:

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

Tokom raspada pozitrona, radioaktivni element gubi pozitivnu česticu i pretvara se u element iste mase, ali sa nabojem manjim od jedan. Tako se izotop magnezijuma pretvara u natrijum:

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

Usmjeravanjem snopa alfa čestica na aluminijsku ploču, po prvi put je dobijen umjetni radioaktivni izotop fosfora P 15 30:

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

Tako dobiveni izotopi nazvani su umjetno radioaktivni, a njihova sposobnost raspadanja nazvana je umjetna radioaktivnost. Trenutno je dobiveno više od 900 umjetnih radioaktivnih izotopa.

Široko se koriste u medicini i biologiji za proučavanje hemijske transformacije u organizmu. Ova metoda se zove metoda označenog atoma.

Radioaktivnost je. sposobnost jezgara atoma nekih hemijskih elemenata da se spontano transformišu u jezgra drugih hemijskih elemenata uz oslobađanje energije u obliku zračenja. Supstance koje postoje u prirodi nazivaju se prirodno radioaktivnim, dok se one koje su to svojstvo stekle umjetno nazivaju umjetno radioaktivne. Fenomen radioaktivnosti otkrio je 1896. godine francuski fizičar A. Becquerel proučavajući fosforescenciju soli uranijuma. Prilikom spontanog, nezavisno od spoljašnjih uzroka, raspadanja soli uranijuma, emitovali su se zraci slični rendgenskim zracima: prodirali su kroz neprozirne supstance, osvetljeni fotografski papir, jonizovane gasove i delovali živog tkiva. Godine 1898 Maria Skłodowska-Curie otkrila je radioaktivnost torija. To je i pokazala ruda uranijuma Radioaktivniji je od čistog uranijuma. Marie i Pierre Curie sugerirali su da soli urana sadrže nečistoće drugih radioaktivnih tvari, a ispostavilo se da su to polonijum i radij.

Emisije prirodnih radioaktivnih elemenata, kako je pokazao engleski fizičar E. Rutherford (1911), imaju različita fizička svojstva. Dio zraka u električnom polju se odbija prema negativno nabijenom provodniku, što ukazuje na njihovo pozitivan naboj; zvali su se ά-zraci. Drugi dio snopova bio je skrenut prema pozitivno nabijenom provodniku. Ovi negativno nabijeni zraci nazivaju se β-zraci. Električno neutralne zrake koje ne odstupaju u električnom polju nazivaju se γ-zracima.

Proučavanje suštine prirodnog radioaktivnog raspada dovelo je E. Rutherforda do zaključka o mogućnosti vještačke fisije jezgara. Godine 1919, kada je bombardovao jezgro atoma azota sa ά česticama, izbacio je iz njega pozitivno naelektrisanu česticu, proton. Istovremeno je nastao i novi hemijski element, kiseonik.

Godine 1932. pojavili su se podaci o postojanju u jezgri atoma, zajedno s protonima, neutrona sličnih njima. Sovjetski fizičari D. D. Ieanenko, E. G. Gapon i njemački fizičar Goldhaber razvili su teoriju o protonsko-neutropskoj strukturi atomskog jezgra. engleski fizičar Chadwick je otkrio neutron 1933. Irene i Frederic Joliot-Curie, kada su bombardovani ά-česticama aluminijuma, bora, magnezijuma, zajedno sa neutronima, dobili su pozitron. Štaviše, pozitroni su emitovani i nakon prestanka zračenja aluminijuma, odnosno po prvi put su radioaktivni elementi dobijeni veštačkim putem.

2713A1 +42 ά→10n + 3015P→ e+ + 3014Si

Prvi generator neutrona, koji su nastali u akceleratoru teških nabijenih čestica (ciklotron), dizajnirao je 1936. godine Laurence.

Godine 1940. sovjetski fizičari G. N. Flerov i K. A. Petrzhak otkrili su fenomen spontane fisije jezgri urana na velike fragmente sa oslobađanjem 2-3 slobodna neutrona, što je zauzvrat izazvalo fisiju drugih jezgara uz oslobađanje novih neutrona, itd. Prikazana je mogućnost lančane reakcije kojom bi se stabilni hemijski elementi ozračili neutronima i pretvorili u radioaktivne. Za razliku od a-čestica, neutroni, budući da su električno neutralni, lako prodiru u jezgra atoma, prenoseći ih u pobuđeno stanje.

Godine 1942. u SAD je prvi put dobio talijanski fizičar E. Fermi lančana reakcija u praksi, stvaranjem funkcionalnog nuklearnog reaktora. Do vremena Drugog svjetskog rata, razvoj prvih uzoraka atomsko oružje. Koristile su ga Sjedinjene Države 1945. tokom bombardovanja Japanski gradovi Hirošima i Nagasaki. Godine 1954. u SSSR-u je počela industrijska radnja prve nuklearne elektrane na svijetu.

Zahvaljujući stvaranju atomskih reaktora i moćnih akceleratora čestica, sada su dobijeni radioaktivni izotopi svih hemijskih elemenata koji se mogu koristiti za potrebe nacionalne privrede, uključujući i medicinu.

Umjetno radioaktivni izotopi dobivaju se bombardiranjem jezgri atoma stabilnih kemijskih elemenata neutronima, protonima, deuteronima, a također i iz produkata fisije uranijuma ili plutonija u nuklearnim reaktorima.

Primjer je reakcija za dobivanje radiofosfora:

3115P + 10n → 3215R ili 3115P + 11H → 3215P + e+ + n.

Lični utisci i prijedlozi za unapređenje rada DEC-a “Živa nit”
O prednostima hipoterapije. Hipoterapija - konjička rehabilitacija, a još jednostavnije - liječenje uz pomoć konja. Da biste uvjerili skeptike, dovoljno je pokazati...

Kada se beba još nije rodila...
Stomatološka edukacija roditelja igra važnu ulogu u očuvanju zubnog zdravlja djece. Potreba za brigom o privremenim zubima treba da bude jasna roditeljima. Stanje privremenog...