Періодичність хімічних властивостей атомів. Система елементів д.І. Менделєєва

При встановленні максимальної кількості електронів у атомі з головним квантовим числом n виявилося, що s-електронів буде 2, р - 6, d - 10, f - 14, g - 50, нарешті, при буде . Оскільки між наведеними числами електронів є явна арифметична прогресія, то повна кількість електронів з однаковим n визначається як сума членів арифметичної пpoгpeсiї

. (12.1)

Останнє число вірно передає забудову електронних оболонок атомів у таблиці Менделеєва: , (від водню до гелію); , (від літію до неону); , (від натрію до аргону, відхилення у калію, а далі до криптону).

Сучасна теорія періодичної системи Менделєєва ґрунтується на таких положеннях:

а) порядковий номер Z хімічного елементу дорівнює загальній кількості електронів у атомі даного елементу;

б) стан електронів у атомі визначається набором чотирьох квантових чисел: n, , , Розподіл електронів у атомах по енергетичних станах повинен задовольняти принципу мінімуму потенціальної енергії: зі збільшенням кількості електронів кожний наступний електрон повинен зайняти можливий енергетичний стан з найменшою енергією;

в) заповнювання електронами енергетичних станів у атомі повинно відбуватися відповідно принципу Паулі.

§.Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Природа , , -випромінювання. Експериментальні методи ядерної фізики. Методи реєстрації елементарних частинок. Прискорювачі заряджених частинок. Біологічна дія випромінювання. Дозиметрія та захист від випромінювання.

Здатність деяких атомних ядер самовільно (спонтанно) перетворюватися в інші ядра з випущенням різних видів радіоактивних випромінювань і елементарних частинок називається радіоактивністю. Розрізняють природну і штучну радіоактивність. Природна радіоактивність виявляється в існуючих у природі нестабільних ізотопів, а штучна спостерігається в ізотопів, що одержуємо в результаті ядерних реакцій. Принципових розходжень між ними немає: закони радіоактивних перетворень для них однакові.

Основні типи радіоактивності наведені в табл. 18.1.

До радіоактивних процесів відносяться також випущення запізнілих нейтронів і протонів у результаті каскадних двоступінчастих перетворень ядра. Випущення нейтрона (протона) запізнюється на час, що характеризує попередній  - розпад. Наприклад, р - розпад відбувається тільки після попереднього випущення ядром позитрона.

Таблиця 18.1

Тип радіоактивності	Зміна заряду ядра z	Зміна масового числа	Характеристика процесу
1.Альфа-розпад	Z - 2	А - 4	Випущення -частинки, що складається з двох протонів і двох нейтронів
2.Бета розпад: -- - розпад -+ - розпад -електронне захоплення (е- чи К-захоплення)	Z  1 z + 1 Z - 1 Z - 1	А А А А	Взаємоперетворення в ядрі нейтрона ( ) і протона ( ) Тут і електронне нейтріно й антинейтріно. У дужках – частинки, що вилітають з ядра
3.Спонтанний розподіл	Z - 0,5 Z	А - 0,5А	Розподіл ядра на два осколки з приблизно рівними масами і зарядами

Уперше радіоактивне випромінювання було досліджено в дослідах по відхиленню його в електричному і магнітному полях і по поглинанню в речовинах. У результаті цих дослідів було встановлено, що радіоактивні речовини випускають три види променів:

1.  - промені – важкі позитивно заряджені частинки (+2е), що рухаються зі швидкістю ~10⁷ м/с і поглинаються 50 мкм алюмінію. Методом спектрального аналізу було встановлено, що цими частинками є ядра гелію ;

2.  - промені – легкі негативно заряджені частинки (-е), що рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла і поглинаються шаром алюмінію товщиною ~1 мм. Цими частинками виявилися електрони;

3.  - промені – сильно проникаюче випромінювання, (наприклад, проходить через шар свинцю товщиною 5 см), що не відхиляється ні в електричному, ні в магнітному полях. Природа - променів – жорстке електромагнітне випромінювання, що має ще більш коротшу довжину хвилі, ніж рентгенівські промені (<10^-10 м).

Тому що - випромінювання не змінює сполуку ядра, а тільки енергію, то його не відносять до видів радіоактивності, зазначених у табл. 18.1.