Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.1: Ядерні реакції

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21888

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Опишіть ядерну структуру з точки зору протонів, нейтронів та електронів
    • Визначте ядерну реакцію
    • Визначте ключові характеристики, що розділяють ядерні та хімічні реакції

    Ядерна хімія - це вивчення реакцій, які передбачають зміни ядерної структури. Глава про атоми, молекули та іони ввела основну ідею ядерної структури, що ядро атома складається з протонів і, за винятком\(\ce{^1_1H}\), нейтронів. Нагадаємо, що кількість протонів в ядрі називається атомним номером (\(Z\)) елемента, а сума числа протонів і числа нейтронів - числом маси (\(A\)). Атоми з однаковим атомним номером, але різними масовими числами, є ізотопами одного і того ж елемента. Звертаючись до одного типу ядра, ми часто використовуємо термін нуклід і ідентифікуємо його за позначеннями:

    \[\ce{^{A}_{Z}X} \label{Eq1}\]

    де

    • \(X\)є символом елемента,
    • \(A\)це масове число, і
    • \(Z\)атомний номер.

    Часто на нуклід посилається назва елемента, за яким слідує дефіс і число маси. Наприклад,\(\ce{^{14}_6C}\) називається «вуглець-14». Елементом в даному прикладі, представленим символом С, є вуглець. Його атомний номер, 6, є нижнім лівим нижнім індексом на символі і є кількістю протонів в атомі. Масове число, верхній індекс зліва вгорі символу, - це сума кількості протонів і нейтронів в ядрі цього конкретного ізотопу. При цьому масове число дорівнює 14, що означає, що кількість нейтронів в атомі дорівнює 14 − 6 = 8 (тобто масове число атома мінус кількість протонів в ядрі дорівнює числу нейтронів). Іноді атомний номер опускається в цьому позначенні, оскільки символ самого елемента передає його характерний атомний номер. Два ізотопи водню, 2 Н і 3 Н, дають свої власні назви: дейтерій (D) і тритій (T) відповідно. Інший спосіб вираження певного ізотопу - перерахувати масове число після назви елемента, як вуглець-12 або воден-3.

    Ядерні реакції сильно відрізняються від хімічних реакцій. У хімічних реакціях атоми стають більш стабільними, беручи участь у передачі електронів або ділившись електронами з іншими атомами. У ядерних реакціях саме ядро атома набуває стабільності, зазнаючи якихось змін. Енергії, які виділяються в ядерних реакціях, на багато порядків більше енергій, що беруть участь в хімічних реакціях. На відміну від хімічних реакцій, на ядерні реакції не відчутно впливають зміни умов навколишнього середовища, такі як температура або тиск.

    Як обговорюватимуться наступні розділи, існує три основні форми радіоактивних викидів. Перша називається альфа-частинкою, яку символізує грецька буква α. Альфа-частинка складається з двох протонів і двох нейтронів, і тому вона така ж, як ядро гелію. (Ми часто використовуємо\(\ce{^{4}_{2}He}\) для представлення альфа-частинки.) Він має 2+ заряду. Коли радіоактивний атом випромінює альфа-частинку, атомний номер вихідного атома зменшується на два (через втрату двох протонів), а його масове число зменшується на чотири (через втрату чотирьох ядерних частинок). Ми можемо уявити емісію альфа-частинки за допомогою ядерного рівняння - наприклад, викид альфа-частинок урану-235 виглядає наступним чином:

    \[\ce{^{235}_{92}U \rightarrow \,_2^4He + \, _{90}^{231}Th} \label{Eq2}\]

    Хіміки часто використовують імена батьківського ізотопу та дочірнього ізотопу для представлення вихідного атома та продукту, відмінного від альфа-частинки. У попередньому прикладі\(\ce{^{235}_{92}U}\) є батьківським ізотопом і\(\ce{^{231}_{90}Th}\) дочірнім ізотопом. Коли один елемент перетворюється на інший таким чином, він піддається радіоактивному розпаду.

    Основні відмінності між ядерними та хімічними реакціями
    1. Ядерні реакції передбачають зміну ядра атома, зазвичай виробляючи інший елемент. Хімічні реакції, з іншого боку, передбачають лише перестановку електронів і не передбачають змін ядер.
    2. Різні ізотопи елемента зазвичай поводяться аналогічно в хімічних реакціях. Ядерна хімія різних ізотопів сильно відрізняється один від одного.
    3. На швидкість хімічних реакцій впливають температура і каталізатори. На швидкість ядерних реакцій такі фактори не впливають.
    4. Ядерні реакції не залежать від хімічної форми елемента.
    5. Енергетичних змін, що супроводжують ядерні реакції, набагато більше. Ця енергія надходить від руйнування маси.
    6. У ядерній реакції маса строго не зберігається. Деяка частина маси перетворюється в енергію.

    Автори та атрибуція

    • ParseError: invalid DekiScript (click for details)
      Callstack:
    at (Хімія/Вступний,_концептуальний_та_ЗОБ_Хімія/Карта:_Основи_загальної_органічної_та_біологічної_хімії_(McMurry_et_al.)/11:_Ядерна_хімія/11.01:_Ядерні_реакції), /content/body/div/ul/li/span, line 1, column 1