-
Законы сохранения при радиоактивных распадах и ядерных реакциях.
Атомное ядро, испытывающее распад, называется материнским, возникающее ядро - дочерним.
Радиоактивный распад происходит в соответствии с так называемыми правилами смещения, позволяющими установить, какое ядро возникает в результате распада данного материнского ядра.
Правила смещения являются следствием двух законов, выполняющихся при радиоактивных распадах.
1.Закон сохранения электрического заряда:
сумма зарядов возникающих ядер и частиц равна заряду исходного ядра.
2.Закон сохранения массового числа:
сумма массовых чисел возникающих ядер и частиц равна массовому числу исходного ядра.
Альфа распад.
- лучи представляют
собой поток ядер
.
Распад протекает по схеме
,
Х
– химический символ материнского ядра,
-
дочернего.
Альфа распад обычно
сопровождается испусканием дочерним
ядром
- лучей.
Из схемы видно,
что атомный номер дочернего ядра на 2
единицы меньше, чем у материнского, а
массовое число на 4 единицы, т.е. элемент,
получившейся в результате
- распада, будет расположен в таблице
Менделеева на 2 клетки левее исходного
элемента.
Пример:
.
Подобно тому, как
фотон не существует в готовом виде в
недрах атома и возникает лишь в момент
излучения,
- частица тоже не существует в готовом
виде в ядре, а возникает в момент его
радиоактивного распада при встрече
движущихся внутри ядра 2-х протонов и
2-х нейтронов.
Бета – распад.
-распад
или электронный распад протекает по
схеме
.
Получающийся в
результате элемент
будет расположен в таблице на одну
клетку правее (смещен) относительно
исходного элемента.
Бета – распад
может сопровождаться испусканием
- лучей.
Гамма излучение.
Экспериментально
установлено, что
излучение не является самостоятельным
видом радиоактивности, а только
сопровождает
-
и
-распады,
возникает при ядерных реакциях, торможении
заряженных частиц, их распаде и т.д.
Ядерной реакцией называется процесс сильного взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или другим ядром, приводящий к преобразованию ядра (или ядер). Взаимодействие реагирующих частиц возникает при сближении их до расстояний порядка 10-15м, т.е. до расстояний, на которых возможно действие ядерных сил, r~10-15м.
Наиболее
распространенным видом ядерной реакции
является реакция взаимодействия легкой
частицы "
"
с ядром Х, в результате которого образуется
легкая частица "в"
и ядро Y.
Х –исходное ядро, Y- конечное ядро.
-частица,
вызывающая реакцию,
в –частица, получающаяся в результате реакции.
В качестве легких
частиц а и
в
могут фигурировать нейтрон
,
протон
,
дейтрон
,
-
частица,
,
-
фотон.
В любой ядерной реакции выполняются законы сохранения:
1) электрических зарядов: сумма зарядов ядер и частиц, вступающих в реакцию, равна сумме зарядов конечных продуктов (ядер и частиц) реакции;
2) массовых чисел;
3) энергии;
4) импульса;
5) момента импульса.
Энергетический эффект ядерной реакции может быть рассчитан путем составления энергетического баланса реакции. Количество выделяющейся и поглощающейся энергии называется энергией реакции и определяется разностью масс (выраженных в энергетических единицах) исходных и конечных продуктов ядерной реакции. Если сумма масс образующихся ядер и частиц превосходит сумму масс исходных ядер и частиц, реакция идет с поглощением энергии (и наоборот).
Вопрос о том, при каких превращениях ядра происходит поглощение или выделение энергии можно решить с помощью графика зависимости удельной энергии связи от массового числа А (рис.1). Из графика видно, что ядра элементов начала и конца периодической системы менее устойчивы, т.к. у них меньше.
Следовательно, выделение ядерной энергии происходит как при реакциях деления тяжелых ядер, так и при реакциях синтеза легких ядер.
Данное положение является исключительно важным, поскольку на нем основаны промышленные способы получения ядерной энергии.