24: Ядерна хімія

Last updated
Save as PDF

Page ID: 25947

Anonymous
LibreTexts

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

До цих пір ви вивчали хімічні процеси, в яких атоми поділяють або переносять електрони, утворюючи нові сполуки, залишаючи атомні ядра значною мірою без впливу. У цьому розділі ми розглянемо деякі властивості атомного ядра та зміни, які можуть відбуватися в атомних ядрах. Ядерні реакції відрізняються від інших хімічних процесів одним критичним способом: в ядерній реакції змінюються тотожності елементів. Крім того, ядерні реакції часто супроводжуються виділенням величезної кількості енергії, в мільярд разів більше енергії, що виділяється хімічними реакціями. Більше того, на врожайність і швидкість ядерної реакції, як правило, не впливають зміни температури, тиску або наявності каталізатора.

Почнемо з вивчення структури атомного ядра і факторів, які визначають, чи є конкретне ядро стабільним або спонтанно розпадається на інший елемент. Потім ми обговорюємо основні види реакцій ядерного розпаду, а також властивості та використання випромінювання, що випромінюється при розпаді ядер. Ви дізнаєтеся, як радіоактивні викиди можуть бути використані для вивчення механізмів хімічних реакцій і біологічних процесів і як розрахувати кількість енергії, що виділяється під час ядерної реакції. Ви також дізнаєтеся, чому будинки перевіряються на газ радону, як випромінювання використовується для зондування органів, таких як мозок, і як енергія ядерних реакцій може бути використана для виробництва електроенергії. Нарешті, ми досліджуємо ядерну хімію, яка відбувається в зірках, і описуємо роль, яку зірки відіграють у виробництві більшості елементів у Всесвіті.

24.1: Вступ
24.2: Компоненти ядра
24.3: Ядерні реакції
Реакції ядерного розпаду відбуваються спонтанно за будь-яких умов і виробляють більш стабільні дочірні ядра, тоді як реакції ядерної трансмутації індукуються і утворюють ядро продукту, яке є більш масивним, ніж вихідний матеріал.
24.4: Взаємодія ядерного випромінювання з речовиною
24.5: Термодинамічна стабільність атомного ядра
На відміну від хімічної реакції, ядерна реакція призводить до значної зміни маси і пов'язаної з цим зміни енергії, як описано рівнянням Ейнштейна. Ядерні реакції супроводжуються великими змінами енергії, в результаті яких виявляються зміни маси. Зміна маси пов'язана зі зміною енергії відповідно до рівняння Ейнштейна:\(ΔE = (Δm)c^2\).
24.6: Прикладна ядерна хімія
Всі практичні застосування атомної енергетики базувалися на реакціях ядерного поділу, які атомні електростанції використовують для виробництва електроенергії. На атомних електростанціях ядерні реакції виробляють електроенергію. Світловодні реактори використовують збагачений уран як паливо. Вони включають паливні стрижні, модератор, стрижні управління та потужну систему охолодження для поглинання тепла, що генерується в активній зоні реактора. Реакції синтезу - це термоядерні реакції, оскільки вони вимагають високих температур для ініціації.
24.7: Походження стихій
24.E: Ядерна хімія (вправи)
Проблеми та вибір варіантів вирішення глави 20.