Дефект массы и энергия связи ядер.
Измерения масс ядер показывают, что масса ядра (Мя) всегда меньше суммы масс покоя слагающих его свободных нейтронов и протонов. При делении ядра: масса ядра всегда меньше суммы масс покоя образовавшихся свободных частиц. При синтезе ядра: масса образовавшегося ядра всегда меньше суммы масс покоя свободных частиц, его образовавших.
Дефект
масс является мерой
энергии связи атомного ядра.
Дефект
масс равен разности между суммарной
массой всех нуклонов ядра в свободном
состоянии и массой ядра:
где
Мя – масса ядра ( из справочника)
Z –
число протонов в ядре
mp – масса
покоя свободного протона (из справочника)
N
– число нейтронов в ядре
mn – масса
покоя свободного нейтрона (из
справочника)
Уменьшение массы
при образовании ядра означает, что при
этом уменьшается энергия системы
нуклонов.
Радиоактивный распад. Закономерности альфа- и бета-распада. Гамма-излучение.
Скорость радиоактивного распада - пропорциональна числу имеющихся ядер N:
где λ – постоянная распада.
-lnN = λt + const,
Если t = 0, то N = N0 и, следовательно, const = -lg N0 . Окончательно
N = N0 e-λt (1)
или
A = A0e-λt (2)
где А – активность в момент времени t; А0 – активность при t = 0.
Уравнения (1) и (2) характеризуют закон радиоактивного распада. В кинетике они известны как уравнения реакции первого порядка. В качестве характеристики скорости радиоактивного распада обычно указывают период полураспада T1/2, который так же, как и λ, является фундаментальной характеристикой процесса, не зависящей от количества вещества.
Периодом полураспада называют промежуток времени, в течение которого данное количество радиоактивного вещества уменьшается наполовину.
Среди радиоактивных элементов были обнаружены элементы, неразличимые химически, но разные по массе. Эти группы элементов были названы "изотопами" ("занимающими одно место в табл. Менделеева") . Ядра атомов изотопов одного и того же химического элемента различаются числом нейтронов. В настоящее время установлено, что все химические элементы имеют изотопы. В природе все без исключения химические элементы состоят из смеси нескольких изотопов, поэтому в таблице Менделеева атомные массы выражены дробными числами. Изотопы даже нерадиоактивных элементов могут быть радиоактивны.
Альфа - распад
-альфа-частица (ядро атома гелия) - характерен для радиоактивных элементов с порядковым номером больше 83 .- обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа. - часто сопровождается гамма-излучением.
Реакция альфа-распада:
При альфа-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который в таблице Менделеева расположен на 2 клетки ближе к её началу, чем исходный.
Физический смысл реакции: в результате вылета альфа-частицы заряд ядра уменьшается на 2 элементарных заряда и образуется новый химический элемент.
Правило смещения:
При бета-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Менделеева в следующей клетке за исходным (на одну клетку ближе к концу таблицы).
Бета - распад
- бета-частица (электрон). - часто сопровождается гамма-излучением. - может сопровождаться образованием антинейтрино ( легких электрически нейтральных частиц, обладающих большой проникающей способностью). - обяэательно должен выполняться закон сохранения массового и зарядового числа.
Реакция бета-распада:
Физический смысл реакции: нейтрон в ядре атома может превращаться в протон, электрон и антинейтрино, в результате ядро излучает электрон.