3. Радиоактивность. Виды радиоактивных распадов.

РАДИОАКТИВНОСТЬ – превращение атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц и электромагнитного излучения. При распаде нестабильного ядра – радионуклида из него вылетают с большой скоростью одна или несколько частиц высокой энергии. Поток этих частиц называют радиоактивным излучением или попросту радиацией.

Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе.

Искусственная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, полученных искусственным путем через соответствующие ядерные реакции.

Альфа-распад

Основная статья: α-распад

α-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4He).

α-распад, как правило, происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А≥140 (хотя есть несколько исключений). Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Образовавшаяся α-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α-частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам ядра, чем остальные нуклоны. Образовавшаяся альфа-частица на границе ядра отражается от потенциального барьера внутрь, однако с некоторой вероятностью она может преодолеть его (см. Туннельный эффект) и вылететь наружу. С уменьшением энергии альфа-частицы проницаемость потенциального барьера экспоненциально уменьшается, поэтому время жизни ядер с меньшей доступной энергией альфа-распада при прочих равных условиях больше.

Правило смещения Содди для α-распада:

.

Пример:

.

В результате α-распада элемент смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева, массовое число дочернего ядра уменьшается на 4.

Бета-распад

Беккерель доказал, что β-лучи являются потоком электронов. β-распад — это проявление слабого взаимодействия.

β-распад (точнее, бета-минус-распад, β − -распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино.

β-распад является внутринуклонным процессом. Он происходит вследствие превращения одного из d-кварков в одном из нейтронов ядра в u-кварк; при этом происходит превращение нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино:

Правило смещения Содди для β − -распада:

Пример:

После β − -распада элемент смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева (заряд ядра увеличивается на единицу), тогда как массовое число ядра при этом не меняется.

Существуют также другие типы бета-распада. В позитронном распаде (бета-плюс-распаде) ядро испускает позитрон и нейтрино. При этом заряд ядра уменьшается на единицу (ядро смещается на одну клетку к началу таблицы Менделеева). Позитронный распад всегда сопровождается конкурирующим процессом — электронным захватом (когда ядро захватывает электрон из атомной оболочки и испускает нейтрино, при этом

БИЛЕТ 18

1. Явление оптической активности. Оптически активные вещества, зависимость угла поворота от концентрации раствора. Зависимость угла поворота плоскости поляризации от длины волны. Закон Био.

Оптическая активность – способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Ж. Б. Био открыл О. а. чистых жидкостей (скипидара), а затем растворов и паров многих, главным образом органических, веществ. Он же установил (см. Био закон), что: 1) угол j поворота плоскости поляризации линейно зависит от толщины l слоя активного вещества (или его раствора) и концентрации с этого вещества — j = [a] lc (коэффициент [a] называется удельной О. а.); 2) поворот в данной среде происходит либо по часовой стрелке (j > 0), либо против неё (j < 0), если смотреть навстречу ходу лучей света.

Оптическое излучение – свет в широком смысле слова, электромагнитные волны, длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм.

Оптически-активные вещества, среды, обладающие естественной оптической активностью. О.-а. в. подразделяются на 2 типа. Относящиеся к 1-му из них оптически активны в любом агрегатном состоянии (сахара, камфора, винная кислота), ко 2-му — активны только в кристаллической фазе (кварц, киноварь). У веществ 1-го типа оптическая активность обусловлена асимметричным строением их молекул, 2-го типа — специфической ориентацией молекул (ионов) в элементарных ячейках кристалла (асимметрией поля сил, связывающих частицы в кристаллической решётке). Кристаллы О.-а. в. всегда существуют в двух формах — правой и левой; при этом решётка правого кристалла зеркально-симметрична решётке левого и не может быть пространственно совмещена с нею (т. н. энантиоморфные формы, см. Энантиоморфизм). Оптической активности правой и левой форм О.-а. в. 2-го типа имеют разные знаки (и равны по абсолютной величине при одинаковых внешних условиях), поэтому их называется оптическими антиподами (иногда так называют и кристаллы О.-а. в. 1-го типа).

Оптическая схема сахариметра, назначение его элементов. Измерение концентрации растворов с помощью сахариметра.

Оптическая принципиальная схема включает в себя: лампу накалива ния (ДНаС 18-04.2) - 1, светофильтр - 2, конденсор - 3, поляризатор - 4, хроматическую кварцевую пластинку - 5, кювету с исследуемым раствором - 6, анализатор - 7, обьектив - 8, окуляр - 9 и две лупы -10.

В круговом поляриметре СМ-3 применен принцип уравнивания яр­костей разделенного на части поля зрения. Этот принцип применяется потому, что глаза человека (их рецепторы) не способны оценивать осве­щенность поля зрения количественно. Они обладают высокой чувстви­тельностью "в режиме сравнения", т.е. хорошо чуствуют контраст, раз­личие в освещенности частей поля зрения. В поляриметрах (сахари­метрах) учтено это свойство глаза человека: в этих приборах использу­ется принцип выравнивания яркостей двух частей поля зрения, что поз­воляет существенно увеличить точность (воспроизводимость) результа­тов измерений. Яркость полей сравнения уравнивают вблизи полного затемнения поля зрения. Плоскости поляризации поляризатора и анали­затора при равенстве минимальных яркостей полей сравнения составля­ют угол 86,5°. Свет от лампы 1 (естественный свет) попадает на свето­фильтр 2, выделяющий узкий интервал длин волн из сплошного спектра лампы и позволяющий избежать явления вращательной дисперсии.

53

Далее световой поток проходит через конденсор 3 (устройство, соби­рающее рассеянное излучение в параллельный световой пучок) и поля­ризатор 4, который, уменьшая интенсивность падающего на него света в два раза, преобразует естественный свет в плоско-поляризованный. Да­лее часть (половина поля зрения) монохроматического, плоско-поляризованного светового потока проходит через хроматическую кварцевую пластину 5, поворачивающую плоскость поляризации на не­который угол, кювету с растворителем 6 и анализатор 7. Другая часть светового потока проходит только через кювету и анализатор. Выравни­вание освещености полей сравнения производится путем вращения ана­лизатора. Если между анализатором и поляризатором ввести кювету с оптически активным раствором, то равенство яркостей полей нарушит­ся. Оно может быть восстановлено поворотом анализатора на угол <р, равный углу поворота плоскости поляризации раствором. Следователь­но, измерения угла <р производят по разности двух отсчетов, соответ­ствующих равенству яркостей полей сравнения с оптически активным раствором и без него. По этим двум отсчетам определяется угол враще­ния плоскости поляризации данным раствором.