yang massi jäävuse seadus – keemilises reaktsioonis osalevate ainete mass on võrdne reaktsiooni tulemusena tekkinud ainete massiga

Aatomi-molekulaarse teooria töötas välja M.V. Lomonossov 1741. Seaduse põhisätted:

1) kõik ained koosnevad "kehadest" (molekulidest);

2) molekulid koosnevad "elementidest" (aatomitest);

3) osakesed - molekulid ja aatomid - on pidevas liikumises. Kehade termiline olek on nende osakeste liikumise tulemus;

4) lihtainete molekulid koosnevad identsetest aatomitest ja molekulid komplekssed ained erinevatest aatomitest. Aatomi-molekulaarne doktriin kehtestati lõpuks 1860. aastal.

Pkasvuained- ained, mis koosnevad ainult ühe keemilise elemendi aatomitest, erinevalt kompleksainetest. Olenevalt tüübist keemiline side aatomite vahel lihtsad ained võib olla metallid(Na, Mg, Al, Bi jne) ja mittemetallid(H 2, N 2, Br 2, Si jne)

Keemiline element- sama tuumalaengu ja prootonite arvuga aatomite kogum, mis langeb kokku perioodilisuse tabeli järjekorra (aatom)arvuga. Igal keemilisel elemendil on oma nimi ja sümbol, mis on toodud Mendelejevi elementide perioodilises tabelis.

Koostise püsivuse seadus - iga konkreetne keemiliselt puhas ühend, sõltumata selle valmistamismeetodist, koosneb samast keemilised elemendid

Mitme suhte seadus on üks keemia stöhhiomeetrilistest seadustest: kui kaks elementi moodustavad omavahel rohkem kui ühe ühendi, siis ühe elemendi massid teise elemendi sama massi kohta,

käsitletakse täisarvudena, tavaliselt väikestena.

Mahusuhete seadus Samadel tingimustel (temperatuur ja rõhk) reageerivate gaaside mahud on omavahel seotud täisarvudena.

Elemendi aatommass- on selle aatomi massi suhe 1/12 12C aatomi massist

aatomid molekulides on omavahel seotud teatud järjestuses vastavalt nende valentsusele. Aatomitevaheliste sidemete järjestust molekulis nimetatakse selle molekuliks keemiline struktuur ja seda peegeldab üks struktuurvalem (struktuurivalem). Molekulmass molekuli mass, väljendatuna aatommassi ühikutes. Numbriliselt võrdne molaarmassiga.

Mool on aine koguse ühik. See on selline kogus ainet (või selle osa), mis sisaldab 6,02 1023 osakest (molekule, aatomeid või muid osakesi)

Avagadro seadus, et erinevate gaaside võrdsed mahud sama temperatuuri ja rõhu juures sisaldavad sama arvu molekule

Mool on aine koguse ühik. See on selline kogus ainet (või selle osa), mis sisaldab 6,02 1023 osakest (molekule, aatomeid või muid osakesi)

samaväärne- see on reaalne või mõtteline osake, mis võib kinnituda, vabastada või muul viisil olla samaväärne vesinikkatiooniga ioonivahetusreaktsioonides või elektroniga redoksreaktsioonides

Ekvivalentide seadus: kõik ained reageerivad samaväärsetes vahekordades. Valents on antud elemendi aatomite omadus siduda või asendada teatud arv mõne teise elemendi aatomeid ühendis.

Avogadro seadus võimaldab teil määrata aatomite arvu, mis moodustavad lihtsate gaaside molekulid. Uurides ruumala suhteid vesiniku, hapniku, lämmastiku ja klooriga seotud reaktsioonides, leiti, et nende gaaside molekulid on kaheaatomilised. Seega, määrates ükskõik millise nende gaaside suhtelise molekulmassi ja jagades selle pooleks, saaks kohe leida vastava elemendi suhtelise aatommassi. Näiteks tehti kindlaks, et molekulmass kloor on 70,90; siit aatommass kloor võrdub või 35,45.

Valents keemiliste elementide aatomite võime moodustada teatud arv keemilisi sidemeid teiste elementide aatomitega.

Intr.e on molekuli molekulaarsete vastastikmõjude ja soojusliikumise energiate summa. Siseenergia on süsteemi oleku üheväärtuslik funktsioon

Kovalentse sideme moodustavad kaks vastandliku spinniga elektroni ja see elektronide paar kuulub kahele aatomile.

elektronide energiaseisund aatomis.

Peaasikvantarv - energiataseme numbrit tähistav täisarv. iseloomustab elektronide energia hõivates teatud energiataseme. See on esimene kvantarvude reas, mis sisaldab pea-, orbitaal- ja magnetkvantarvusid ning spinni

Orbitaalkvantarv- kvantfüüsikas kvantarv ℓ, mis määrab elektroni lainefunktsiooni amplituudi jaotuse kuju aatomis ehk elektronipilve kuju. Määrab peamise (radiaalse) määratud energiataseme alamtaseme kvantarv n ja saab väärtusi võtta

On operaatori omaväärtus orbiidi impulss elektron, mis erineb elektroni nurkimpulsist j ainult tsentrifuugimise operaatoril s:

Ionisatsioonienergia- esindab väikseimat energiat, mis on vajalik elektroni eemaldamiseks vabast aatomist. Aatomi ionisatsioonienergiat mõjutavad kõige olulisemad tegurid:

tuuma efektiivne laeng, mis on funktsioon aatomis olevate elektronide arvust, mis sõeluvad tuuma ja asuvad sügavamal siseorbitaalil;

radiaalne kaugus tuumast välise, aatomiga kõige nõrgemalt seotud ja sellest ionisatsiooni käigus lahkuva elektroni maksimaalse laengutiheduseni;

selle elektroni läbitungimisvõime mõõt;

elektronidevaheline tõrjumine väliste (valents)elektronide vahel.

elektronide afiinsus- elektroni aatomi, molekuli või radikaali külge kinnitumisel vabanev energia hulk. Elektronide afiinsust väljendatakse tavaliselt elektronvoltides. Elektronide afiinsusväärtuse väärtus on oluline keemilise sideme olemuse ja negatiivsete ioonide moodustumise protsesside mõistmiseks. Mida suurem on afiinsus elektroni suhtes, seda lihtsam on aatomil elektron külge kinnitada. Metalli aatomite afiinsus elektroni suhtes on null, mittemetalli aatomite puhul on afiinsus elektroni suhtes seda suurem, mida lähemal on element (mittemetall) inertgaasile D. I. Mendelejevi perioodilises süsteemis. Seetõttu intensiivistage perioodi jooksul mittemetallilised omadused kui läheneme perioodi lõpule.

Aatom koosneb tuumast ja seda ümbritsevast elektronpilvest. asub elektroonilises pilves elektronid karu negatiivne elektrilaeng. Prootonid hulka arvatud tuuma koostis, karu positiivne laeng.Igas aatomis on prootonite arv tuumas täpselt võrdne elektronide arvuga elektronipilves, seega on aatom tervikuna neutraalne osake, mis ei kanna laengut Aatom võib kaotada ühe või mitu elektronid või vastupidi – võõrelektrone kinni püüda. Sel juhul omandab aatom positiivse või negatiivse laengu ja seda nimetatakse ioon.

Isotoobid(teisest kreeka keelest ισος - "võrdne", "sama" ja τόπος - "koht") - keemilise elemendi aatomite (ja tuumade) sordid, millel on sama aatomnumber, kuid erinevad massiarvud. Nimetus tuleneb asjaolust, et kõik ühe aatomi isotoobid on paigutatud perioodilisuse tabeli ühte kohta (ühes lahtris): 16 8 O, 17 8 O, 18 8 O - kolm stabiilset hapniku isotoopi.

Radioaktiivsed elemendid ja nende lagunemine.

radioaktiivne lagunemine- ebastabiilsete aatomituumade koostise iseeneslik muutumine elementaarosakeste või tuumafragmentide kiirgamisel. On alfa-, beeta- ja gamma-lagunemised. Vastavalt sellele eraldavad nad alfa-, beeta- ja gammaosakesi. Kõige tugevama läbitungimisjõuga lagunemine on gamma-lagunemine (magnetvälja poolt kõrvalekaldumata). Alfa on positiivselt laetud osake. Beeta on negatiivselt laetud osakesed.

Radioaktiivsete elementide või isotoopide tuumade lagunemine võib toimuda peamiselt kolmel viisil ning vastavaid tuuma lagunemisreaktsioone nimetatakse kreeka tähestiku kolme esimese tähe järgi. Kell alfa lagunemine vabaneb heeliumi aatom, mis koosneb kahest prootonist ja kahest neutronist – seda nimetatakse tavaliselt alfaosakeseks. Kuna alfalagunemisega kaasneb positiivselt laetud prootonite arvu vähenemine aatomis kahe võrra, muutub alfaosakest kiirganud tuum Mendelejevi perioodilises süsteemis kaks positsiooni sellest allpool elemendi tuumaks. Kell beeta lagunemine tuum kiirgab elektroni ja element liigub ühe positsiooni võrra edasi edasi perioodilisuse tabeli järgi (sel juhul muutub neutron sisuliselt just selle elektroni kiirgusega prootoniks). Lõpuks gamma lagunemine - see on tuumade lagunemine suure energiaga footonite emissiooniga, mida tavaliselt nimetatakse gammakiirguseks. Sel juhul tuum kaotab energiat, kuid keemiline element ei muutu. radioaktiivne element Keemiline element, mille kõik isotoobid on radioaktiivsed.

1. 37. Kunstlik radioaktiivsus.

kunstlik radioaktiivsus- kunstlikult saadud elementide tuumade spontaanne lagunemine vastavate tuumareaktsioonide kaudu. Kõik kolm kiirgustüüpi - a, b ja g, iseloomulikud looduslik radioaktiivsus, - kiirgavad ka kunstlikult radioaktiivsed ained. Kunstlikult radioaktiivsete ainete hulgas kohtab aga sageli teist tüüpi lagunemist, mis ei ole omane looduslikult radioaktiivsetele elementidele. See on lagunemine positronite emissiooniga - osakeste, millel on elektroni mass, kuid millel on positiivne laeng. Kõrval absoluutväärtus positroni ja elektroni laengud on võrdsed. kunstlikult- radioaktiivsed ained saab hankida väga erinevate tuumareaktsioonid. Näiteks on neutronite püüdmise reaktsioon hõbedaga. Sellise reaktsiooni läbiviimiseks piisab, kui asetada parafiiniga ümbritsetud neutroniallika lähedusse hõbeplaat.

1. 38. Tuumareaktsioonid.

tuumareaktsioon- uute tuumade või osakeste moodustumise protsess nende kokkupõrke ajal. Esimest korda täheldas Rutherford tuumareaktsiooni 1919. aastal, pommitades lämmastikuaatomite tuumasid α-osakestega. See registreeriti sekundaarsete ioniseerivate osakeste ilmumisena, mille vahemik gaasis on suurem kui α-osakeste vahemik. identifitseeritakse prootonitena. Seejärel saadi sellest protsessist fotod pilvekambri abil.

1. 39. Keemilise struktuuri teooria.

Sellel teoorial on neli positsiooni: 1) Molekuli aatomid on ühendatud teatud järjestuses vastavalt nende valentsile. Seda järjestust nimetatakse keemiline struktuur. 2) Aine omadused ei sõltu ainult molekuli kvalitatiivsest ja kvantitatiivsest koostisest, vaid ka selle keemilisest struktuurist. Nimetatakse aineid, millel on sama koostis, kuid erinev struktuur isomeerid, vaid nende olemasolu isomeeria. 3) Molekulis olevad aatomid ja aatomirühmad mõjutavad üksteist vastastikku otse või teiste aatomite kaudu. 4) Aine struktuur on tunnetatav, etteantud struktuuriga ainete süntees on võimalik. Butlerov.1861

1. 40. Kovalentne side.

kovalentne side- keemiline side, mis tekib valentselektronipilvede paari kattumisel. Sidet pakkuvaid elektronpilvi nimetatakse ühine elektronpaar. See on polaarne ja mittepolaarne. Kovalentse sideme oluline omadus on selle polaarsus. Kui molekul koosneb 2 aatomist, mis on omavahel ühendatud polaarse sidemega, siis selline molekul on polaarne molekul. Esindab dipooli. Dipool on elektriliselt neutraalne süsteem, milles positiivse ja negatiivse laengu keskpunktid on üksteisest teatud kaugusel. Molekuli polaarsust kvantifitseeritakse dipoolmomendiga, mis võrdub dipooli pikkuse ja efektiivse laengu väärtuse korrutisega. Efektiivne laeng = 1,6 * 10 -19 C. Molekulide ja üksikute sidemete võimet polariseeruda välise elektrivälja mõjul nimetatakse polüiseeruvuseks. Aatomi võime osaleda piiratud arvu moodustamises kovalentsed sidemed, nimetatakse kovalentse sideme küllastumiseks. Kovalentse sideme orientatsioon määrab molekulide ruumilise struktuuri, s.t. kattuvad elektronpilved. Esineb ainult orbitaalide teatud vastastikuse orientatsiooni korral, mis tagab suurima elektrontiheduse kattumise piirkonnas.

Radioaktiivsus - see on teatud keemiliste elementide aatomituumade omadus muutuda spontaanselt teiste elementide tuumadeks eriliigi radioaktiivse kiirguse kiirgamisel. Te ei saa protsessi kulgu mõjutada radioaktiivne lagunemine olekut muutmata aatomituum. Voolu kiirusel radioaktiivsed transformatsioonid ei mõjuta temperatuuri ja rõhu muutusi, elektri- ja magnetvälja olemasolu, tüüp keemiline ühend antud radioaktiivne element ja selle agregatsiooni olek.

Looduses esinevaid radioaktiivseid nähtusi nimetatakse looduslik radioaktiivsus(kosmiline kiirgus ja maapealsetes kivimites, pinnases, vees, õhus, ehitus- ja muudes materjalides, elusorganismides hajutatud looduslike radionukliidide kiirgus). Näiteks on 40 K isotoop muldades laialdaselt hajutatud ja savid hoiavad seda sorptsiooniprotsesside tõttu tugevalt kinni. Savipinnased on peaaegu kõikjal radioaktiivsete elementide poolest rikkamad kui liivased ja lubjakivid. Radioaktiivseid raskeid elemente (U, Th, Ra) leidub peamiselt graniitkivimites. Radioaktiivseid elemente leidub looduses mikrokogustes. AT maakoor Looduslikult radioaktiivseid elemente leidub valdavalt uraanimaagid ja peaaegu kõik need on isotoobid rasked elemendid Koos aatomnumberüle 83. Radioaktiivsete lagunemiste ahelad algavad uraanist – raadiumist (- Ra), tooriumist () või aktiiniumist ().

Sarnaseid protsesse, mis toimuvad kunstlikult saadud ainetes (vastavate tuumareaktsioonide kaudu), nimetatakse kunstlik radioaktiivsus(söe põletamine, radioaktiivsete maakide maardlate arendamine, radionukliidide kasutamine erinevates majandusharudes, tuumarajatiste käitamine, tuumaplahvatused rahumeelsetel eesmärkidel(maa-aluste hoidlate ehitamine, nafta tootmine, kanalite ehitamine), õnnetused radioaktiivseid aineid sisaldavates rajatistes, tuumaelektrijaamade tuumajäätmed, tööstus, laevastik, katsetamine tuumarelvad(at tuumaplahvatused Raskete elementide (235 U, 239 Pu, 233 U, 238 U) tuumade ja nende lagunemissaaduste otsese lõhustumise fragmentidena tekib ligikaudu 250 isotoopi 35 elemendist (millest 225 on radioaktiivsed).

Radioaktiivsete lõhustumisproduktide (RPD) hulk suureneb võrdeliselt tuumalaengu võimsusega. Osa moodustunud RPD-st laguneb järgmise paari sekundi ja minuti jooksul pärast plahvatust, teise osa poolestusaeg on suurusjärgus mitu tundi.

Radionukliidid nagu 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, poolväärtusaeg on mitu päeva, a 85 Kr, 90 Sr, 106 Ru, 125 Sb, 137 Cs, l47 Pm, l5l Sm, l55 Eu - aastast kuni mitmekümne aastani. Rühma, mis koosneb 87 Rb, 93 Zr, l29 I, 135 Cs, 144 Nd, 137 Sm, iseloomustab äärmiselt aeglane lagunemine, mis kestab miljoneid aastaid)).

Kunstlikud radionukliidid poolt erinevatel põhjustel sisse kukkuma keskkond, suurendades seeläbi kiirgusfooni. Lisaks on need lisatud bioloogilised süsteemid ja siseneda otse loomade ja inimeste kehasse. Kõik see kujutab endast ohtu elusorganismi normaalsele toimimisele.

Välised ja sisemised allikad, toimides pidevalt, teavitavad keha teatud imendunud annusest. Enamik Loodusliku kiirguse allikatest tulenev kokkupuude, mille tõttu inimene saab maised allikad-- Keskmiselt üle 5/6 elanikkonna saadavast aastasest efektiivdoosist (peamiselt sisekiiritus). Ülejäänu on kosmiline kiirgus (peamiselt väliskiirgus). Kosmilise kiirgusega kokkupuutest tulenev efektiivne ekvivalentdoos on umbes 300 µSv/aastas (merepinnal elavatele inimestele), üle 2000 m üle merepinna elavate inimeste puhul on see väärtus kordades suurem. Keskmine aastane ohutu doos inimestele on sugunäärmetele ligikaudu 1,2 mGy ja luustikule 1,3 mGy.

Kunstliku radioaktiivsuse avastasid abikaasad Irene (1897–1956) ja Frederic (1900–1958) Joliot-Curie. 15. jaanuaril 1934 esitas J. Perrin nende märkuse Pariisi Teaduste Akadeemia koosolekul. Irene ja Frederick suutsid kindlaks teha, et pärast alfaosakestega pommitamist eraldavad mõned kerged elemendid - magneesium, boor, alumiinium - positroneid. Lisaks püüdsid nad välja selgitada selle emissiooni mehhanismi, mis erines oma olemuselt kõigist tol ajal teadaolevatest tuumamuunduste juhtumitest. Teadlased asetasid alfaosakeste allika (polooniumipreparaat) alumiiniumfooliumist ühe millimeetri kaugusele. Seejärel mõjutasid nad teda umbes kümneks minutiks kiirgusega. Geigeri-Mülleri loendur näitas, et foolium kiirgab kiirgust, mille intensiivsus langeb aja jooksul eksponentsiaalselt poolestusajaga 3 minutit 15 sekundit. Boori ja magneesiumiga tehtud katsetes olid poolestusajad vastavalt 14 ja 2,5 minutit. Kuid katsetes vesiniku, liitiumi, süsiniku, berülliumi, lämmastiku, hapniku, fluori, naatriumi, kaltsiumi, nikli ja hõbedaga selliseid nähtusi ei leitud. Sellegipoolest jõudsid Joliot-Curies järeldusele, et alumiiniumi, magneesiumi ja boori aatomite pommitamise põhjustatud kiirgust ei saa seletada polooniumipreparaadis sisalduva lisandiga. "Boori ja alumiiniumi kiirguse analüüs pilvekambris näitas," kirjutavad K. Manolov ja V. Tjutjunnik oma raamatus "Aatomi elulugu", "et see on positronite voog. Selgus, et teadlased tegelevad uue nähtusega, mis erines oluliselt kõigist teadaolevatest tuumatransformatsioonide juhtumitest. Seni tuntud tuumareaktsioonid olid plahvatusliku iseloomuga, samas kui positiivsete elektronide emissioon teatud polooniumi alfakiirtega kiiritatud valguselementide poolt jätkub veel mõnda aega pärast alfakiirte allika eemaldamist. Boori puhul ulatub see aeg näiteks poole tunnini. Joliot-Curies jõudsid järeldusele, et siin me räägime tegeliku radioaktiivsuse kohta, mis väljendub positroni emissioonis. Vaja oli uusi tõendeid ja ennekõike oli vaja isoleerida vastav radioaktiivne isotoop. Irene ja Frederic Joliot-Curie suutsid Rutherfordi ja Cockcrofti uuringutele tuginedes kindlaks teha, mis juhtub alumiiniumi aatomitega, kui neid pommitatakse polooniumi alfaosakestega. Esiteks püüab alfaosakesed alumiiniumi aatomi tuuma, mille positiivne laeng suureneb kahe ühiku võrra, mille tulemusena muutub see radioaktiivse fosfori aatomi tuumaks, mida teadlased nimetavad radiofosforiks. Selle protsessiga kaasneb ühe neutroni emissioon, mistõttu tekkiva isotoobi mass ei suurene mitte nelja, vaid kolme ühiku võrra ja võrdub 30-ga. Fosfori stabiilse isotoobi mass on 31. "Radiofosfor" laeng 15 ja mass 30 laguneb poolestusajaga 3 minutit 15 sekundit, kiirgades ühe positroni ja muutudes stabiilseks räni isotoobiks. Ainus ja vaieldamatu tõend selle kohta, et alumiinium muutub fosforiks ja seejärel räniks laenguga 14 ja massiga 30, saab olla ainult nende elementide eraldamine ja nende identifitseerimine, kasutades neile iseloomulikku kvalitatiivset omadust. keemilised reaktsioonid. Iga keemiku jaoks, kes töötas stabiilsete ühenditega, oli see lihtne ülesanne, kuid Irene ja Fredericki jaoks oli olukord täiesti erinev: nende saadud fosfori aatomid kestsid veidi rohkem kui kolm minutit. Keemikutel on selle elemendi tuvastamiseks palju meetodeid, kuid need kõik nõuavad pikka määramist. Seetõttu oli keemikute arvamus üksmeelne: määrata selliste jaoks fosfor lühikest aega võimatu. Kuid Joliot-Curies ei tundnud ära sõna "võimatu". Ja kuigi see "lahendamatu" ülesanne nõudis ületöötamine, pinge, virtuoosne osavus ja lõputu kannatlikkus, see lahenes. Vaatamata tuumatransformatsiooni saaduste ülimadalale saagisele ja transformatsiooni läbinud aine absoluutselt tühisele massile - vaid mõnele miljonile aatomile, oli võimalik kindlaks teha Keemilised omadused saadi radioaktiivset fosforit. Kunstliku radioaktiivsuse avastamist peeti kohe selle sajandi üheks suurimaks avastuseks. Enne seda ei saanud inimene mõnele elemendile omast radioaktiivsust tekitada, hävitada ega kuidagi muuta. Joliot-Curies olid esimesed, kes tekitasid kunstlikult radioaktiivsust, hankides uusi radioaktiivseid isotoope. Teadlased nägid ette selle avastuse suurt teoreetilist tähtsust ja selle praktilise rakendamise võimalust bioloogia ja meditsiini valdkonnas. Juba sees järgmine aasta Kunstliku radioaktiivsuse avastajad Irene ja Frederic Joliot-Curie pälvisid Nobeli keemiaauhinna. Neid uuringuid jätkates näitas Itaalia teadlane Fermi, et neutronite pommitamine põhjustab kunstlikku radioaktiivsust raskemetallid. Enrico Fermi (1901–1954) sündis Roomas. Juba lapsena näitas Enrico matemaatika ja füüsika jaoks suurt sobivust. Tema silmapaistvad teadmised nendes teadustes, mis on omandatud peamiselt eneseharimise tulemusena, võimaldasid tal 1918. aastal saada stipendiumi ja astuda Pisa ülikooli kõrgemasse tavakooli. Seejärel sai Enrico ajutise koha Rooma ülikoolis keemikute matemaatikaõpetajana. 1923. aastal käis ta tööreisil Saksamaal, Göttingenis, Max Borni juures. Itaaliasse naastes töötas Fermi 1925. aasta jaanuarist kuni 1926. aasta sügiseni Firenze ülikoolis. Siin saab ta oma esimese kraadi"tasuta assistent" ja, mis kõige tähtsam, loob oma kuulsa kvantstatistika alase töö. 1926. aasta detsembris asus ta professorina tööle Rooma ülikooli vastloodud teoreetilise füüsika õppetoolis. Siin moodustas ta noorte füüsikute meeskonna: Rasetti, Amaldi, Segre, Pontecorvo ja teised, kes moodustasid Itaalia koolkonna. kaasaegne füüsika. Kui 1927. aastal Rooma ülikoolis loodi esimene teoreetilise füüsika õppetool, valiti selle juhatajaks Fermi, kellel õnnestus saavutada rahvusvaheline prestiiž. Siin Itaalia pealinnas koondas Fermi enda ümber mitu silmapaistvat teadlast ja asutas riigi esimese kaasaegse füüsika kooli. Rahvusvahelistes teadusringkondades hakati seda nimetama Fermi rühmaks. Kaks aastat hiljem määras Benito Mussolini Fermi vastloodud Itaalia Kuningliku Akadeemia liikme aukohale. 1938. aastal pälvis Fermi Nobeli preemia füüsikas. Nobeli komitee otsuses märgiti, et preemia pälvis Fermi "tõendite eest neutronitega kiiritamisel saadud uute radioaktiivsete elementide olemasolu ja sellega seoses aeglaste neutronite põhjustatud tuumareaktsioonide avastamise eest". Enrico Fermi sai kunstlikust radioaktiivsusest teada kohe, 1934. aasta kevadel, niipea kui Joliot-Curies oma tulemused avaldas. Fermi otsustas Joliot-Curie katseid korrata, kuid läks hoopis teistmoodi, kasutades pommitavate osakestena neutroneid. Hiljem selgitas Fermi teiste füüsikute neutronite usaldamatuse põhjuseid ja enda õnnelikku oletust: „Neutronite kasutamisel pommitavate osakestena on puudus: neutronite arv, mida on võimalik praktiliselt kõrvaldada, on mõõtmatu. vähem kui arv alfaosakesed alates radioaktiivsed allikad, ehk kõrgepingeseadmetes kiirendatud prootonite ja deuteronite arv. Kuid seda puudujääki kompenseerib osaliselt neutronite suurem efektiivsus tuuma tehistransformatsioonide läbiviimisel.Neutronitel on ka teine ​​eelis. Nad on väga võimelised põhjustama tuumatransformatsioone. Neutronite poolt aktiveeritavate elementide arv ületab tunduvalt nende elementide arvu, mida muud tüüpi osakesed saavad aktiveerida. 1934. aasta kevadel hakkas Fermi kiiritama elemente neutronitega. Fermi "neutronrelvad" olid väikesed mõne sentimeetri pikkused torud. Need olid täidetud peeneks hajutatud berülliumipulbri ja raadiumi emanatsiooni "seguga". Fermi kirjeldas üht neist neutroniallikatest järgmiselt: „See oli vaid 1,5 cm suurune klaastoru ... milles olid berülliumi terad; enne toru jootmist oli vaja sellesse sisestada teatud kogus raadiumi emanatsiooni. radooni poolt eralduvad alfaosakesed suured numbrid põrkuvad berülliumi aatomitega ja annavad neutroneid... Katse viiakse läbi järgmiselt. AT lähedal neutronallikast asetatakse alumiiniumist, rauast või üldiselt uuritavast elemendist plaat ja jäetakse seisma mitmeks minutiks, tunniks või päevaks (olenevalt konkreetsest juhtumist). Allikast väljuvad neutronid põrkuvad aine tuumadega. Sel juhul toimub palju tuumareaktsioone erinevat tüüpi…” Kuidas see kõik praktikas välja nägi? Uuritav valim oli antud aega neutronkiirguse intensiivsel mõjul juhtis üks Fermi töötajatest proovi sõna otseses mõttes teises laboris asuva Geigeri-Mülleri loenduri juurde ja registreeris loenduri impulsid. Paljud uued kunstlikud radioisotoobid olid ju lühiajalised. Esimeses teatises 25. märtsil 1934 teatas Fermi, et alumiiniumi ja fluori pommitades sai ta naatriumi ja lämmastiku isotoobid, mis kiirgavad elektrone (ja mitte positroneid, nagu Joliot-Curie puhul). Neutronipommitamise meetod osutus väga tõhusaks ja Fermi kirjutas, et see kõrge efektiivsusega jagamise rakendamisel "kompenseerib üsna olemasolevate neutroniallikate nõrkust võrreldes alfaosakeste ja prootonite allikatega." Tegelikult teati palju. Neutronid tabasid kestaga aatomi tuuma, muutes selle ebastabiilseks isotoobiks, mis lagunes spontaanselt ja kiirgas. Sellesse kiirgusesse oli peidetud tundmatu: osa kunstlikult saadud isotoope kiirgasid beeta-, teised – gamma- ja kolmandad – alfaosakesi. Iga päevaga suurenes kunstlikult toodetud radioaktiivsete isotoopide arv. Igast uuest tuumareaktsioonist tuli aru saada, et mõista aatomite keerulisi muundumisi.Iga reaktsiooni jaoks oli vaja kindlaks teha kiirguse olemus, sest ainult seda teades saab ette kujutada radioaktiivse lagunemise skeemi ja ennustada elementi. see oleks lõpptulemus. Siis tuli keemikute kord. Nad pidid tuvastama saadud aatomid. Ka see võttis aega. Fermi pommitas oma "neutronpüstoliga" fluori, alumiiniumi, räni, fosforit, kloori, rauda, ​​koobaltit, hõbedat ja joodi. Kõik need elemendid aktiveerusid ja paljudel juhtudel võis Fermi viidata keemiline olemus moodustatud radioaktiivne element. Tal õnnestus selle meetodiga uuritud 68 elemendist aktiveerida 47. Edust innustununa võttis ta koostöös F. Razetti ja O. DAgostinoga ette raskete elementide: tooriumi ja uraani neutronpommitamise. "Katsed on näidanud, et mõlemad elemendid, mis on varem puhastatud tavalistest aktiivsetest lisanditest, võivad neutronitega pommitades tugevalt aktiveeruda." 22. oktoobril 1934 tegi Fermi põhjapaneva avastuse. Asetades neutroniallika ja aktiveeritud hõbesilindri vahele parafiinikiilu, märkas Fermi, et kiil ei vähendanud neutronite aktiivsust, vaid suurendas seda veidi. Fermi jõudis järeldusele, et see mõju oli ilmselt tingitud vesiniku olemasolust parafiinis, ja otsustas katsetada, kuidas see mõjutaks lõhustamisaktiivsust. suur hulk vesinikku sisaldavad elemendid. Pärast katset esmalt parafiini, seejärel veega, märkis Fermi aktiivsuse suurenemist sadu kordi. Fermi katsed on näidanud tohutut tõhusust aeglased neutronid. Kuid lisaks märkimisväärsetele katsetulemustele saavutas Fermi samal aastal märkimisväärseid teoreetilisi saavutusi. Juba 1933. aasta detsembrinumbris itaalia keeles teadusajakiri avaldas oma esialgsed mõtted beeta-lagunemise kohta. 1934. aasta alguses ilmus tema klassikaline artikkel "Beetakiirte teooriast". Artikli autori kokkuvõttes on kirjas: „On ettepanek kvantitatiivne teooria neutriinode olemasolul põhinev beeta-lagunemine: sel juhul vaadeldakse elektronide ja neutriinode emissiooni analoogia põhjal kiirgusteoorias ergastatud aatomi poolt valguskvanti emissiooniga. Valemid on tuletatud tuuma eluea ja beetakiirte pideva spektri vormi kohta; saadud valemeid võrreldakse katsega. Fermi andis selles teoorias elu neutriino hüpoteesile ja tuuma prooton-neutronmudelile, nõustudes ka Heisenbergi poolt selle mudeli jaoks välja pakutud isotoonilise spinni hüpoteesiga. Fermi väljendatud ideedele tuginedes ennustas Hideki Yukawa 1935. aastal uue elementaarosake, mida nüüd tuntakse pi-mesoni või pioni nime all. F. Razetti kirjutas Fermi teooriat kommenteerides: „Teooria, mille ta selle põhjal üles ehitas, osutus suutlikuks peaaegu muutumatul kujul vastu pidada kahe ja poole aastakümne pikkusele revolutsioonilisele arengule. tuumafüüsika. Võib märgata, et füüsikaline teooria harva sellisel lõplikul kujul sündinud.

Radioaktiivsus on mõnede keemiliste elementide (uraan, toorium, raadium, kalifornium) võime spontaanselt laguneda ja eraldada nähtamatut kiirgust.

Radioaktiivsed ained (RS) lagunevad rangelt määratletud kiirusega, mõõdetuna poolestusajaga, s.o. aeg, mis kulub poolte aatomite lagunemiseks. Radioaktiivset lagunemist ei saa kuidagi peatada ega kiirendada.

Magnetvälja kiirguskiir jaguneb kolme tüüpi kiirguseks:

b-kiirgus – heeliumi tuuma esindavate positiivselt laetud osakeste voog, mis liigub kiirusega umbes 20 000 km/s, s.o. 35 000 korda kiirem kui tänapäevased lennukid. Alfaosake on üks rasketest osakestest, see on 7300 korda raskem kui elektron. Loomade kudedes on selle läbitungiv jõud veelgi väiksem ja seda mõõdetakse mikronites. Alfaosakesed on osa Maa lähedal asuvatest kosmilistest kiirtest (6%).

Alfa lagunemine on tuumade spontaanne muundumine, millega kaasneb kahe prootoni ja kahe neutroni emissioon, moodustades He 4 2 tuuma.

Alfa-lagunemise tulemusena väheneb tuumalaeng 2 võrra ja massiarv 4 ühiku jaoks. Näiteks: kineetiline energia väljutatav b-osake määratakse b-osakese alg- ja lõpptuuma massiga. Teada on üle 200 6-aktiivse tuuma, mis paiknevad peamiselt lõpus perioodiline süsteem. Samuti on teada umbes 20 b-radioaktiivsed isotoobid haruldased muldmetallid. Siin on b-lagunemine kõige tüüpilisem tuumadele neutronite arvuga N = 84, mis b-osakeste emiteerimisel muutuvad täidetud tuumadeks. tuumaümbris(N=82). B-aktiivsete tuumade eluiga on väga erinev: 3 * 10-7 sekundit (Po 212 puhul) kuni (2-5) * 10 15 aastat ( looduslikud isotoobid Ce 142, 144, 176) Täheldatud b-lagunemise energia jääb vahemikku 4-9 MeV (välja arvatud pikamaa-b-osakesed) rasked tuumad ja 2-4,5 MeV haruldaste muldmetallide elementide jaoks.

c- kiirgus - laetud negatiivselt laetud osakeste (elektronide) voog. Nende kiirus 200 000-300 000 km/s läheneb valguse kiirusele. Beetaosakeste mass on võrdne 1/1840 vesiniku massist. Beetaosakesed on kerged osakesed.

g-kiirgus – on lühilaineline elektromagnetiline kiirgus. Selle omadused on lähedased röntgenikiirgus, kuid sellel on palju suurem kiirus ja energia, kuid levib valguse kiirusel. Spektris elektromagnetlained need kiired hõivavad peaaegu kõige õigema koha. Neid ainult järgitakse kosmilised kiired. Gammakiirte energia on keskmiselt umbes 1,3 MeV (megaelektronvolt). See on väga suur energia. Gammakiirguse lainete võnkesagedus on 10 20 korda sekundis, see tähendab, et gammakiired on väga kõvad kiired ja läbitungimisvõime on suur. Nad läbivad inimkeha takistamatult.

Mõnes tuumareaktsioonis tekib tugevalt läbitungiv kiirgus, mida ei tõrju elektri- ja magnetväljad. Need kiired tungivad läbi mitme meetri paksuse pliikihi. See kiirgus on neutraalselt laetud osakeste voog. Neid osakesi nimetatakse neutroniteks.

Neutroni mass on võrdne prootoni massiga. Neutronitel on erinev kiirus, keskmiselt vähem kui valguse kiirus. kiired neutronid arendada energiat suurusjärgus 0,5 MeV ja rohkem, aeglaseid - murdosadest mitme tuhande elektronvoldini. Neutronitel, mis on elektriliselt neutraalsed osakesed, on sarnaselt gammakiirtega suur läbitungimisvõime. Neutronivoo nõrgenemine toimub peamiselt kokkupõrgete tõttu teiste aatomite tuumadega ja neutronite kinnipüüdmise tõttu aatomituumade poolt. Nii et kokkupõrkel kergete tuumadega sisenevad neutronid rohkem kaotavad oma energiat, kuid kerged vesinikku sisaldavad ained nagu vesi, parafiin, inimkeha koed, toorbetoon, muld on parimad neutronite moderaatorid ja neelajad.

Looduses kiirgavad paljud keemilised elemendid kiirgust. Neid elemente nimetatakse radioaktiivseteks ja protsessi ennast nimetatakse looduslikuks radioaktiivsuseks. Ei tohutuid rõhku ja temperatuure ega ka magnetilisi ega elektriväljad. Radioaktiivne kiirgus on seotud elemendi tuumade transformatsiooniga. Looduslikku radioaktiivset lagunemist on kahte tüüpi.

Alfa lagunemine, mille käigus tuum kiirgab alfaosakest. Seda tüüpi lagunemise korral saadakse teise elemendi tuum alati ühest tuumast, mille laeng on alla kahe ühiku ja mass on väiksem kui neli ühikut. Näiteks raadium laguneb, muutudes radooniks:

Ra 88 226 > He 2 4 + Rn 86 222

Beeta-lagunemine, mille käigus eraldub tuumast beetaosake. Kuna beetaosakesed võivad olla erinevalt laetud, võib beeta-lagunemine olla kas elektrooniline või positron.

Elektrooniline lagunemine tekitab elemendi, mille mass on sama, kuid laeng on suurem kui üks. Nii muundatakse toorium protaktiiniumiks:

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

Positroni lagunemise käigus kaotab radioaktiivne element positiivse osakese ja muutub sama massiga, kuid alla ühe laenguga elemendiks. Seega muutub magneesiumi isotoop naatriumiks:

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

Alfaosakeste kiire suunamisega alumiiniumplaadile saadi esmakordselt fosfori P 15 30 kunstlik radioaktiivne isotoop:

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

Nii saadud isotoope nimetati kunstlikult radioaktiivseteks ja nende lagunemisvõimet kunstlikuks radioaktiivsuseks. Praeguseks on saadud üle 900 kunstliku radioaktiivse isotoobi.

Neid kasutatakse uurimiseks laialdaselt meditsiinis ja bioloogias keemilised transformatsioonid kehas. Seda meetodit nimetatakse märgistatud aatomi meetodiks.

Radioaktiivsus on. osade keemiliste elementide aatomite tuumade võime kiirguse kujul energia vabanemisega spontaanselt muutuda teiste keemiliste elementide tuumadeks. Looduses leiduvaid aineid nimetatakse looduslikult radioaktiivseteks, kunstlikult radioaktiivseteks aga neid, mis on selle omaduse kunstlikult omandanud. Radioaktiivsuse fenomeni avastas 1896. aastal prantsuse füüsik A. Becquerel, uurides uraanisoolade fosforestsentsi. Uraanisoolade spontaansel, välistest põhjustest sõltumatul lagunemisel eraldusid röntgenikiirgusele sarnased kiired: need tungisid läbi läbipaistmatute ainete, valgustatud fotopaberi, ioniseeritud gaaside ja mõjutasid. eluskude. 1898. aastal Maria Skłodowska-Curie avastas tooriumi radioaktiivsuse. Ta näitas seda ka uraani maak See on radioaktiivsem kui puhas uraan. Marie ja Pierre Curie pakkusid, et uraanisoolad sisaldavad teiste radioaktiivsete ainete lisandeid, need osutusid polooniumiks ja raadiumiks.

Inglise füüsiku E. Rutherfordi (1911) andmetel on looduslikult radioaktiivsete elementide emissioonidel erinevad füüsikalised omadused. Osa kiirtest elektriväljas kaldub negatiivselt laetud juhi poole, mis näitab nende positiivne laeng; neid nimetati ά-kiirteks. Teine osa kiirtest kaldus positiivselt laetud juhi poole. Neid negatiivselt laetud kiiri nimetatakse β-kiirteks. Elektriliselt neutraalseid kiiri, mis elektriväljas ei hälbinud, nimetati γ-kiirteks.

Loodusliku radioaktiivse lagunemise olemuse uurimine viis E. Rutherfordi järeldusele tuumade kunstliku lõhustumise võimalikkuse kohta. 1919. aastal, kui ta pommitas lämmastikuaatomi tuuma ά osakestega, lõi ta sealt välja positiivselt laetud osakese, prootoni. Samal ajal tekkis uus keemiline element hapnik.

1932. aastal ilmusid andmed aatomite tuumas koos prootonitega, nendega sarnase suurusega neutronite olemasolu kohta. Nõukogude füüsikud D. D. Ieanenko, E. G. Gapon ja saksa füüsik Goldhaber töötasid välja teooria aatomituuma prooton-neutroopse struktuuri kohta. Inglise füüsik Chadwick avastas neutroni 1933. aastal. Irene ja Frederic Joliot-Curie, kui neid pommitati alumiiniumi, boori ja magneesiumi ά-osakestega koos neutronitega, said positroni. Veelgi enam, positronid eraldusid isegi pärast alumiiniumi kiiritamise lõpetamist, st esimest korda saadi radioaktiivsed elemendid kunstlikult.

2713А1 +42 ά→10n + 3015P→ e+ + 3014Si

Esimese neutronite generaatori, mis tekkisid raskete laetud osakeste kiirendis (tsüklotron), konstrueeris 1936. aastal Laurence.

1940. aastal avastasid Nõukogude füüsikud G. N. Flerov ja K. A. Petrzhak uraani tuumade spontaanse lõhustumise nähtuse suurteks fragmentideks 2-3 vaba neutroni vabanemisega, mis omakorda põhjustas uute neutronite vabanemisega teiste tuumade lõhustumise. jne Näidatakse ahelreaktsiooni võimalust, mille abil saaks kiiritada stabiilseid keemilisi elemente neutronitega ja muuta need radioaktiivseteks. Erinevalt a-osakestest tungivad neutronid, olles elektriliselt neutraalsed, kergesti aatomite tuumadesse, viies need ergastatud olekusse.

1942. aastal sai USA-s Itaalia füüsik E. Fermi esmakordselt ahelreaktsioon praktikas töötava tuumareaktori loomisega. Teise maailmasõja ajaks esimeste näidiste väljatöötamine aatomirelvad. USA kasutas seda 1945. aastal pommitamise ajal Jaapani linnad Hiroshima ja Nagasaki. 1954. aastal alustati NSV Liidus maailma esimese tuumaelektrijaama tööstuslikku käitamist.

Tänu aatomireaktorite ja võimsate osakeste kiirendite loomisele on nüüdseks saadud kõigi keemiliste elementide radioaktiivsed isotoobid, mida saab kasutada rahvamajanduse, sealhulgas meditsiini vajadusteks.

Kunstlikult radioaktiivsed isotoobid saadakse stabiilsete keemiliste elementide aatomite tuumade pommitamisel neutronite, prootonite, deuteronitega ning ka uraani või plutooniumi lõhustumisproduktidest tuumareaktorites.

Näiteks on reaktsioon radiofosfori saamiseks:

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

Isiklikud muljed ja ettepanekud DEC “Live Threadi” töö parandamiseks
Hipoteraapia eeliste kohta. Hipoteraapia - ratsutamise taastusravi ja veelgi lihtsam - ravi hobuse abiga. Skeptikute veenmiseks piisab, kui näidata ...

Kui laps pole veel sündinud...
Vanemate hambaarstiharidusel on oluline roll laste hammaste tervise hoidmisel. Ajutiste hammaste hooldamise vajadus peaks vanematele selge olema. Ajutine seisund...