43. Многоэлектронные атомы, заполнение электронных оболочек.

Принцип наименьшей энергии состоит в том, что электроны в первую очередь занимают более низкие по энергии орбитали (см. пункт 8 данного параграфа). Монотонность заполнения последовательно наиболее близких к ядру электронных слоев нарушается, начиная с третьего слоя. Сначала заполняется 4s-орбиталь, принадлежащая к следующему энергетическому уровню, и только потом 3d-орбиталь. Упрощенно причину такого положения дел можно найти в том, что попадая на 4s-орбиталь, электрон не испытывает отталкивания от других электронов, тогда как на третьем электронном слое уже имеется 8 электронов, взаимодействие с которыми повышает его энергию.

Принцип Паули. На одной орбитали не может находиться больше двух электронов. Электроны, занимающие одну орбиталь, должны обладать противоположными спинами. Упрощенно это можно объяснить следующим образом. Движущаяся заряженная частица создает вокруг себя магнитное поле. Магнитные поля электронов с противоположными спинами взаимодействуют друг с другом с понижением энергии, ослабляя электростатическое отталкивание одноименных зарядов. Если же спины параллельны, то электроны отталкиваются и по электростатической, и по магнитной составляющей. Они не могут находиться близко друг от друга.

Правило Гунда: При заполнении орбиталей с одинаковой энергией электроны сначала располагаются на них по одному, чтобы уменьшить межэлектронное отталкивание. Электрон, находящийся на АО в одиночестве, называется неспаренным,а два электрона, занимающие общую орбиталь, - спаренными.В соответствии с правилом Гунда, в рамках одного подуровня число неспаренных электронов должно быть максимальным. На языке квантовых чисел это означает, что при данном ℓ суммарный спин должен быть максимальным. Здесь следует упомянуть, что неспаренные электроны одного подуровня имеют параллельные спины. То есть, у всех либо +1/2 , либо у всех -1/2. Для спаренных электронов сумма m_s равна 0. Поэтому суммарный спин у неспаренных электронов больше, чем у спаренных.

44. Структура атомных ядер. Дефект массы и энергии связи. Устойчивость ядер. Деление и синтез ядер.

Разность между сумой масс нуклонов, составляющих ядро, и массой ядра называется дефектом массы ядра Dm = [Zm_р + (A-Z)m_n] - m_Я

Полная энергия связи ядра определяется работой, которую нужно совершить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии

45.Закон радиоактивного распада: период полураспада и постоянная распада, среднее время жизни, активность. Виды распада.

Радиоактивный распад подчиняется статистическому закону. Резерфорд, исследуя превращения радиоактивных веществ, установил опытным путем, что их активность убывает с течением времени. 

Для каждого радиоактивного вещества существует определенный интервал времени, на протяжении которого активность убывает в 2 раза. Этот интервал носит название период полураспада. Период полураспада Т — это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.

Закон радиоактивного распада

Устойчивость ядер уменьшается по мере увеличения общего числа нуклонов. Она зависит также от соотношения числа нейтронов и протонов.

Процесс последовательных ядерных превращений, как правило, заканчивается образованием стабильных ядер.

Радиоактивные превращения подчиняются закону радиоактивного распада:

N = N₀ • e ^{λ t},

где N, N₀ – число атомов, нераспавшихся на моменты времени t и t₀;

λ – постоянная радиоактивного распада.

Величина λ имеет свое индивидуальное значение для каждого вида радионуклида. Она характеризует скорость распада, т.е. показывает, какое количество ядер распадается в единицу времени.

Согласно уравнения закона радиоактивного распада, его кривая является экспонентой.

Период полураспада — основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем меньше времени «живут» ядра, тем быстрее происходит распад. Для разных веществ период полураспада имеет сильно различающиеся значения.

Постоянная радиоактивного распада (λ) — вероятность распада каждого отдельного ядра атома за единицу времени, измеряемая в единицах, обратных единицам измерения времени (сек^-1, мин^-1).

Среднее время жизни  — это просто среднее арифметическое времени жизни достаточно большого количества атомов данного нида. Оно прямо пропорционально периоду полураспада.

Бета-распад – это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом бета частицы (позитрона или электрона)

Альфа-распад – характерен для тяжелых элементов, ядра которых, начиная с номера 82 таблицы Д.И.Менделеева, нестабильны, несмотря на избыток нейтронов и самопроизвольно распадаются. Ядра этих элементов преимущественно выбрасывают ядра атомов гелия.

Спонтанное деление атомных ядер (нейтронный распад) – это самопроизвольное деление некоторых ядер тяжелых элементов (уран-238, калифорний 240,,248, 249, 250, кюрий 244, 248 и др.). Вероятность самопроизвольного деления ядер незначительна по сравнению с альфа-распадом. При этом происходит деление ядра на два осколка(ядра), близких по массе.

Активность – количественная мера содержания радионуклидов в анализируемом объекте. Активность определяется числом радиоактивных распадов атомов в единицу времени. Единицей измерения активности в системе СИ является Беккерель (Бк) равный одному распаду в секунду (1Бк = 1 расп/с). Иногда используется внесистемная единица измерения активности – Кюри (Ки); 1Ки = 3,7 ×1010 Бк.