Fiecare atom constă dintr-un nucleu si membrana nucleara. care includ diferite particule elementare - (. Figura 5.1) electroni și nucleoni. Miezul - atomul partea centrală, care cuprinde aproape toată masa atomului și având o sarcină pozitivă. Nucleul este format din protoni și neutroni. care sunt de două ori plătesc statele din una particule elementare - nucleon. taxa de protoni 1; 0 neutroni.
Taxa nucleelor atom este Z. # 275;. unde Z - elemente conțin numărul de serie (număr atomic) în sistemul periodic, un număr egal de protoni din nucleu; # 275; - taxa de electroni.
Numărul de nucleoni numit numărul de masă al elementului (A):
unde Z - numărul de protoni; N - numărul de neutroni în nucleul atomic.
Pentru protoni și neutroni numărul de masă luat egal cu 1, egal cu 0 pentru electroni.
Fig. 5.1. Structura atomului
În general acceptat în următoarea notație pentru orice element X chimic .. aici A - numărul de masă, Z - numărul atomic al elementului.
nuclee atomice ale aceluiași element pot conține un număr diferit de neutroni N. Astfel de specii de nuclee atomice numite izotopi ai acestui element. Astfel, izotopi sunt: același număr atomic, dar numere de masă diferite A. Majoritatea elementelor chimice sunt un amestec de diferiți izotopi, cum ar fi izotopi de uraniu:
nuclee atomice ale diferitelor elemente chimice pot avea același număr o masă (cu număr diferit de Z protoni). Aceste tipuri de nuclee atomice sunt numite isobars. De exemplu:
Pentru caracterizarea maselor de atomi și molecule folosind conceptul de masă atomică M - este o valoare relativă, determinată în ceea
la masa de atomi de carbon și să fie luate m a = 000 până la 12.000
a fost introdus determinarea absolută a unității atomice de masă atomică
masa (uam), care este determinat în raport cu greutatea atomului de carbon în forma următoare:
Apoi masa atomică a elementului poate fi definit ca:
unde M - izotop masa atomică a elementului. Această expresie facilitează determinarea masei nucleilor elementelor, particulele elementare, particulele - produse transformărilor radioactive, etc ...
masa nucleară Defect și energia de legare nucleară
energie nucleon - o cantitate fizică, care este numeric egal cu munca pe care trebuie să faceți pentru a elimina un nucleonilor din nucleu fără să îi energia cinetică.
Nucleonilor legați în nucleu prin forțe nucleare, care sunt mult forțele superioare ale forței electrostatice dintre protoni repulsie. Pentru fisiune nucleară pentru a depăși aceste forțe, t. E. Pentru a consuma energie. Compusul nucleoni pentru a forma nuclee, în contrast, este însoțită de eliberarea de energie, care se numește energia de legare nucleară # 916; Wsv:
în care - așa-numitul greutatea nucleu defect; cu ≈ 3. 10 8 m / s - viteza luminii în vid.
energia nucleară de legare - o cantitate fizică, egală cu munca pe care trebuie să fie făcut pentru divizarea nucleului în nucleoni individuale fără a fi informat de energia cinetică.
La formarea miezului scade masa acestuia, adică. E. Masa de bază este mai mică decât suma maselor nucleonilor sale constitutive, această diferență se numește defectul de masă # 916; m:
unde mp - masa protonului; mn - masa neutronului; myadr - masa nucleului.
În tranziția de la miezul la myadr elementul ma masă atomică greutate. această expresie poate fi scrisă astfel:
unde mH - masa de hidrogen; mn este masa de neutroni și ma - greutatea atomică a elementului așa cum este definit de către o unitate de masă atomică (uam).
Criteriul de stabilitate de bază este respectarea strictă în acesta numărul de protoni și neutroni. Pentru nuclee de stabilitate în urma relație deține:
unde Z - numărul de protoni; A - numărul de masă al elementului.
Dintre cunoscute în prezent aproximativ 1700 de specii de nuclee, doar aproximativ 270 sunt stabile. Mai mult decât atât, în natură predomină chiar și - chiar nuclee (de exemplu, cu un număr par de protoni și neutroni ..), care sunt deosebit de stabile.
Radioactivitatea - conversia izotopilor instabile ale unui element chimic în izotopi ai altor elemente chimice cu eliberarea unor particule elementare. Distins: radioactivitatea naturală și artificială.
Principalele tipuri sunt:
- fisiunea spontană a nucleului.
Nucleul elementului de putrefacție se numește părinte. și elementul care formează miez - filială. dezintegrarea spontană a nucleelor atomice se supune următoarei legea dezintegrarii radioactive:
unde N0 - numărul de nuclee din elementul chimic la momentul inițial; N - numărul de nuclee la momentul t; - așa-numitul „constant“ degradare, care reprezintă fracțiunea de nuclee dezintegrate per unitate de timp.
Reciproca decădere „constant“. Acesta indică durata medie a vieții a izotopului. Stabilitatea caracteristică a nucleelor în ceea ce privește degradarea de înjumătățire este. .. Adică timpul în care este redus la jumătate numărul inițial de nuclee:
Și legătura între:
Dezintegrarea radioactivă a legii de conservare a taxa:
în care - taxa sau obține sparte (formate) „fragmente“; și statul de conservare a numerelor de masă:
unde - numărul de masă al rezultante (rupte) „fragmente“.
# 945; dezintegrare este un nucleu de heliu radiație. Caracteristic pentru nucleele „grele“, cu numere de masă mare A> 200 și taxa z> 82.
compensate regulă pentru # 945; dezintegrare este după cum urmează (formarea unui nou element):
reţineţi că # 945; degradare (radiații) are cea mai mare putere de ionizare, dar permeabilitatea mai scăzută.
Următoarele tipuri de # 946; degradare:
- electronice # 946; dezintegrare (# 946 - descompunere);
- pozitroni # 946; dezintegrare (# 946; + descompunere);
- captura de electroni (k-captare).
# 946; - degradare apare atunci cand neutronii in exces pentru a elibera electroni și antineutrini:
# 946; + Decay are loc cu un exces de protoni cu pozitroni eliberare și neutrini:
Pentru captura de electroni (k captarea ny-) se caracterizează prin următoarele conv-schenie:
compensate regulă pentru # 946; dezintegrare este după cum urmează (formarea unui nou element):
# 946; degradare (radiații) are cea mai mică putere de ionizare, dar cea mai mare permeabilitate.
# 945; și # 946, urmat de radiatii # 947; radiații. care este emisia de fotoni, și nu este un fel independent de radiații.
# 947; -photon emisă în timpul reducerii energiei atomilor excitați și nu cauzează o schimbare în numărul de masă A și variația Z. taxa # 947; -radiation are cea mai mare putere de penetrare.
Activitatea radionuclizi - măsuri de radioactivitate, ce caracterizează numărul de dezintegrări nucleare per unitate de timp. Pentru o anumită cantitate de radionuclid într-o anumită stare de energie la un moment dat activitatea A este definită ca:
în care: - numărul așteptat al transformărilor nucleare spontane (număr de dezintegrări nuclee) care apar în sursa de radiații ionizante în timpul intervalului de timp.
Transformarea nucleară spontană se numește dezintegrare radioactivă.
Unitatea de măsură a activității radionuclid este al doilea reciproc (), care are un nume special becquerel (Bq).
Becquerel este o activitate radionuclid in sursa, in care timp de 1 sec. există o transformare nucleară spontană.
Unități comune de activitate - curies (Ku).
Curie - activitatea radionuclizilor la sursă, în care timp de 1 sec. 3.7 apare. 10 octombrie transformările nucleare spontane, t. E. 1 Ku = 3,7. 10 octombrie Bq.
De exemplu, aproximativ 1 g de activitate radiu pură dă 3.7. 10 octombrie dezintegrări nucleare pe secundă.
Nu toate cariei nuclee radionuclid în același timp. În fiecare unitate de timp, de transformare nucleară spontană are loc cu o anumită fracțiune a nucleelor. Ponderea transformărilor nucleare pentru diferite radionuclizi diferite. De exemplu, numărul total de nuclee de radiu fiecare secundă 1.38 se descompune. o parte, și numărul total de nuclee de radon - 2.1. parte. Proporția de nuclee care descompunere pe unitatea de timp se numește constanta degradare # 955;.
Din aceste definiții reiese că activitatea A este legată de numărul de atomi radioactivi în sursa N la un moment dat relație:
Odată cu scăderea legii în timp, numărul de atomi radioactivi:
în care - numărul atomilor radioactivi rămași după timpul t; - numărul de atomi radioactivi ai radionuclidului la momentul inițial: t = 0.
Rezultă că activitatea unui radionuclid și, de asemenea, scade la momentul t exponențial:
unde - activitatea unui radionuclid în timp inițial t = 0.
După un anumit timp numărul de atomi radioactivi radionuclid înjumătățit - timp se numește perioada de înjumătățire. următoarea relație există între perioada de înjumătățire și constanta de degradare:
Diferite de înjumătățire a radionuclizilor variază în limite foarte largi, de la miliarde de ani pentru a milionime de secundă. De exemplu, perioada de înjumătățire a uraniului este de 4,5 miliarde de ani, radiu - în 1622, cesiu - 30 de ani, radon - 3,8 zile, și așa mai departe ..
După înlocuirea expresiilor (5) în formula (3) și (4) obținem:
Distinge următoarele specii de radionuclide.
Raportul de activitate în sursa radionuclidului la greutate sau volum (pentru surse vrac) sale se numește activitatea de volum specific sau, respectiv:
în cazul în care. - volumul și activitatea substanței specifice; A - Activitatea radionuclidului în sursă; m. V - masa și volumul substanței, un purtător de radionuclid.
Dacă raportul de activitate este luată la suprafața sau lungimea sursei, atunci aceste raporturi sunt numite respectiv o activitate lineară sau suprafață.
Selectarea unităților de activitate specifice determinate de sarcina specifică. De exemplu, activitatea în aer este exprimată în becquereli pe metru cub (Bq / m 3) - activitatea volumetrică. Activitatea în apă, lapte și alte fluide pot fi de asemenea exprimat ca activitatea volumetrică, deoarece cantitatea de apă și de lapte se măsoară în litri (Bq / l). Activitatea în pâine, cartofi, carne și alte produse exprimate ca activitate specifică (Bq / kg).
Este evident că efectul biologic al efectelor radionuclizilor asupra organismului uman va depinde de activitatea sa, adică. E. Suma radionuclid. Prin urmare, activitatea volumetrică și specifică radionuclizilor în aer, apă, produse alimentare, construcții și alte materiale sunt normalizate.
În ceea ce privește un anumit timp, o persoană poate fi iradiate în diferite moduri (prin radionuclid de intrare în corp pentru expunerea externă), atunci toți factorii legate valoare de iradiere specifică care se numește doza de radiații.