Енергията на свързване E на ядрото (A,Z) е разликата, изразена в енергийни единици между масата M(A,Z) на ядрото и сумата от масите (A-Z) на неутроните и Zпротоните:
E St (A , Z) = [(A - Z)M n + ЗМ стр) - М (А, Я ) ]c 2 .
Енергията на свързване на ядрото Eb определя минималната енергия, която трябва да бъде изразходвана за разделяне на ядрото на отделни нуклони.
Въз основа на аналогията между заредена течна капка с радиус R = R 0 A 1/3 (където R 0 = 1,3 FM) и атомното ядро, К. Вайцзекер през 1935 г. написа полуемпирична формула за енергията на свързване на ядрото:
Методът за извличане на сигнала е сложен, резултатите ще предизвикат много дискусии на конференции. Наблюдението на бимодалността на параметъра на поръчката ще бъде забавено. Причините за това са няколко. На първо място, за да може да се извърши изследването, е необходимо да има хомогенна партида от горещи ядра, покриващи област с енергия на възбуждане, която е по-широка от енергията на прехода, като идеалът обикновено е 1-10 MeV на нуклон В този случай могат да се използват само квази-прости тежки ядра, като се започне от доста високи енергии на падащо лъчение, по-високи от Ganil.
Стойностите на коефициентите a 1 - a 5 са избрани така, че да възпроизвеждат най-добре експерименталните стойности на масите на стабилните ядра:
a 1 = 15,6 MeV, a 2 = 17,2 MeV, a 3 = 0,72 MeV, a 4 = 23,6 MeV,
Енергия на свързване E St (A,Z )
нараства с увеличаване на масовото число А, достигайки стойността
~ 2 GeV в областта на масовите числа A ~ 270. Следователно е много по-удобно да се използва специфичната енергия на свързване
ε = Eb /A - енергия на свързване на нуклон (фиг. 2). величина специфична енергиясвързване за повечето ядра ~ 8 MeV. Пропорционалност обща енергиявръзката с броя на нуклоните в ядрото се обяснява с факта, че ядрените сили са с малък обсег и имат свойството на насищане.
В рамките на капковия модел на ядрото беше възможно да се обяснят много свойства на атомните ядра и да се получи полуемпирична формула за енергията на свързване на атомните ядра, което направи възможно разбирането на някои модели на α- и β- разпадане, процеси на ядрено делене и за оценка на масите и енергиите на свързване на ядрата.
Необходими са допълнителни подобрения при избора на горещи сърцевини, които при тези енергии на лъча могат да бъдат замърсени от материал, излъчван между сърцевините от снаряда и целта. Освен това, за да се получи количествена информация, данните трябва да следват канонична структура, което, разбира се, не е така.
Инструмент и данни, инсталирани с течение на времето
Въпреки че някои от резултатите, представени по-горе, вече са добре известни и вече са в научните учебници, други все още са обект на методологически въпроси, лежащи в основата научни изследвания. През този период рутинната поддръжка беше ограничена до смяна на силициевите детектори, които страдат от повреда поради преминаването на много тежки йони, и до смяна на Mylar листовете, които ограничават газа в йонизационните камери, отслабени от последователни евакуации и въздух.
Радиоактивността е способността атомно ядроспонтанно се разпадат чрез излъчване на частици.
Радиоактивен разпад на ядро е възможен, когато е енергийно изгоден, т.е. придружено от освобождаване на енергия. Условието за това е масата M на първоначалното ядро да надвишава сумата от масите m i на разпадните продукти, което съответства на неравенството M > ∑m i . Това условие е необходимо, но не винаги достатъчно. Разпадането може да бъде забранено от други закони за запазване - запазване на ъгловия момент, електрически заряд, барионен заряд и др.
Радиоактивният разпад се характеризира с времето на живот на радиоактивния изотоп, вида на излъчваните частици и техните енергии.
Основните видове радиоактивен разпад са:
Всъщност стареенето на електронните компоненти определя живота на мултидетектора. По време на седемте проведени кампании бяха събрани срещи между 54 целеви патрона с множество енергии на бомбардиране, вариращи от една до седем на система. Използваните снаряди варират от въглеродни до уранови. Този набор е основата, уникална в света, на абсолютно последователни данни. Всякакви нова идеяанализът може да бъде тестван на всички налични системи.
R. Botet и M. Ploszajczak, „Универсални флуктуации“, том 65. Активиран комплекс е нестабилно и енергийно преходно състояние, което се образува, когато реагентите се превръщат в продукти. Енергията на активиране е минималното количество енергия, необходимо за иницииране химическа реакцияендотермични или екзотермични.
- α-разпад – излъчване на α-частици от атомните ядра;
- β-разпад – излъчване на електрон и антинеутрино, позитрон и неутрино от атомни ядра, поглъщане на атомен електрон от ядрото с излъчване на неутрино;
- γ-разпад – излъчване на γ-кванти от атомните ядра;
- спонтанно делене - разпадането на атомно ядро на два фрагмента със сравнима маса.
По-редките видове радиоактивен разпад включват процеси, при които ядрата излъчват два електрона, един или два протона и клъстери– леки ядра от 12 C до 32 S. При всички видове радиоактивност (с изключение на γ-разпадане) съставът на ядрото се променя - броят на протоните Z, масовото число A или и двете едновременно.
Характеристиките на радиоактивния разпад са значително повлияни от вида на взаимодействието, което причинява ядрения разпад. По този начин α-разпадането се причинява от силно взаимодействие, β-разпадането от слабо взаимодействие и γ-разпадането от електромагнитно взаимодействие.
Радиоактивното разпадане е статистически процес. Всяко радиоактивно ядро може да се разпадне във всеки момент, а моделите на разпадане на атомното ядро се наблюдават само средно; в случай на разпадане, достатъчно голямо количествоядра.
За характеризиране на скоростта (вероятността) на радиоактивно разпадане се използват три взаимосвързани величини - константата на разпадане λ, средното време на живот t и времето на полуразпад T 1/2.
Константа на разпадλ е вероятността за ядрен разпад за единица време. Ако има N радиоактивни ядра в проба в момент t, тогава броят на ядрата dN, които са се разпаднали през време dt, е пропорционален на N, λ и интервала от време dt:
За да се осъществи химическа реакция, молекулите на реагентите трябва да се сблъскат, тъй като според теорията на сблъсъка са необходими определени условия за протичане на реакцията. Сблъсъкът на молекулите на реагентите трябва да бъде ефективен и нееластичен, което позволява образуването на активиран комплекс. Следователно то трябва да се извършва с минимална енергия, така наречената енергия на активиране. Тези две части информация се намират в енергийната диаграма на реакцията.
Преди молекулите на реагента да се превърнат в продукти, се образува много сложна комплексна междинна молекула, наречена активиран комплекс. По този начин, за много кратко времеРеагентните връзки започват да се образуват, отслабвайки с появата на нови връзки. Това преходно състояние е временно, тъй като е много нестабилно. Наистина, това групиране на междинни атоми е практически неоткриваемо, тъй като атомите са склонни бързо да реформират молекулите, за да възстановят стабилността.
Законът за радиоактивното разпадане има формата:
N(t) = N 0 e -λt ,
където N 0 е броят на радиоактивните ядра в началния момент t = 0.
Средна продължителност на животаτ:
.
Половин живот T 1/2 – време, през което първоначалният брой радиоактивни ядра намалява наполовина:
Поради своята нестабилност, активираният комплекс винаги има максимална енталпия на реакция. Следователно той винаги е в горната част на кривата на енергийната диаграма. Активираният комплекс винаги е между реагентите и продуктите и в горната част на кривата на енергийната диаграма.
Образуването на активиран комплекс е следствие от ефективния сблъсък на молекулите на реагентите. Въпреки че някои реагентни връзки все още присъстват, докато се образуват някои от продуктите, това преходно състояние често се счита за преходен момент, през който всички химични връзкиизчезна. Следователно се символизира от клъстер от несвързани атоми, които ще бъдат реорганизирани, за да образуват нови молекули.
T 1/2 = ln2/λ=0,693/λ = τln2.
Размери и форма на ядрото.Ръдърфорд беше първият, който правилно оцени размера на ядрото, използвайки за тази цел разсейването на алфа частици. Първите му експерименти показаха, че размерите на заредената част на ядрото са около 10–14 m. По-късните и по-точни експерименти позволиха да се установи, че радиусът на ядрото е приблизително пропорционален на A 1/3 и следователно плътността на ядрената материя е почти постоянна. (Той е колосален: 100 000 t/mm 3.)
Активираният комплекс често се представя като група от нехимически свързани атоми. На графиката по-долу, илюстрираща изгарянето на метан, можете да видите, че химическите връзки на реагентите са напълно унищожени, преди да се образуват нови в продуктите.
За да могат реагентите да достигнат състоянието на активиран комплекс, техните сблъсъци трябва да се осъществят с минимална енергия, която съответства на 1. Образуването на активиран комплекс включва пренареждане на силите на привличане между атомите на реагентите, така че те да станат продукти. Стойността му съответства на разликата в енергията между активирания комплекс и реагентите. Това е стойността, съответстваща на промяната между енталпията на продуктите и активирането на комплекса. Тази енергия съответства на енергията на активиране в обратната реакция.
С откриването на неутрона стана ясно, че той представлява идеално средство за изследване на ядрото, тъй като неутралните частици, преминаващи на значително разстояние от ядрото, не се отклоняват от ядрения заряд. С други думи, неутрон се сблъсква с ядро, ако разстоянието между техните центрове е по-малко от сбора на техните радиуси, и в противен случай не се отклонява. Експериментите за разсейване на неутронен лъч показват, че радиусът на ядрото (приемайки сферична форма) е равен на:
За изчисляване на енергията на активиране на обратната реакция се използва следната математическа формула. 
Енергията на активиране може също да бъде представена чрез графика, илюстрираща броя на молекулите спрямо кинетичната енергия. В този случай енергийната бариера съответства на енергията на активиране. Всички молекули с тази минимална енергия или по-висока ще имат ефективни сблъсъци и ще могат да реагират.
Следователно молекулите, които изграждат реагентите, трябва да имат достатъчно енергия, за да могат да разкъсат силите или връзките, които ги свързват заедно, за да образуват нови връзки и да образуват нови молекули. активираща енергия. Лилавата област в графиката по-долу съответства на набор от молекули на реагентите, които имат достатъчно енергия, за да реагират.
Р = r 0 А 1/3 ,
r 0 » 1,4×10 –15 m.
По този начин радиусът на ядрото на уран-238 е 8,5 × 10 –15 m, което съответства на радиуса на действие на ядрените сили; характеризира разстоянието от центъра на ядрото, при което външният неутрален нуклон започва да "усеща" своето влияние за първи път. Тази стойност на радиуса на ядрото е сравнима с разстоянието от центъра на ядрото, на което са разпръснати алфа частици и протони.
Стойността на енергията на активиране може да ни помогне да оценим относителната скорост на реакцията, тъй като високата стойност на енергията на активиране показва бавна реакция. реагентите имат достатъчна кинетична енергия, за да преминат бариерата и да образуват нови продукти. В противен случай ниската стойност на енергията на активиране показва бърза реакция.
Графиката вляво илюстрира относително бавна реакция, тъй като енергията на активиране е висока, докато графиката вдясно илюстрира бърза реакция, тъй като енергията на активиране е ниска. Някои фактори могат да повлияят на минималното ниво на енергия, което трябва да бъде постигнато, за да започне реакция.
Разсейването на алфа частиците, протоните и неутроните от ядрата се дължи на действието на ядрените сили; Следователно такива измервания на ядрени радиуси осигуряват оценка на радиуса на действие на ядрените сили. Взаимодействието на електроните с ядрата се определя почти изцяло от електрическите сили. Следователно разсейването на електрони може да се използва за изследване на формата на разпределението на заряда в ядрото. Експериментите с електрони с много висока енергия, проведени от R. Hofstadter в Станфордския университет, предоставиха подробна информация за разпределението на положителния заряд по радиуса на ядрото. На фиг. Фигура 6 показва ъгловото разпределение на електрони с енергия 154 MeV, разпръснати от златни ядра. Горната крива характеризира ъгловото разпределение, изчислено при допускането, че положителният заряд е концентриран в точка; Очевидно е, че експерименталните данни не отговарят на това предположение. Много по-добро съгласие се постига при предположението за равномерно разпределение на протоните в целия обем на ядрото (долна крива). Въпреки това, „радиусът на заряда“ се оказва приблизително 20% по-малък от радиуса на „ядрената сила“, получен от данните за разсейване на неутрони. Това може да означава, че разпределението на протоните в ядрото е различно от разпределението на неутроните.
Атомно число и масово число на атома. Изотопи на нуклиди и химически елементи. Относително атомна масануклид и елемент. вещества молекулни формулии единицата на формулата. Елементен съставсъединение и неговата минимална формула. Количествено представяне на стехиометричното уравнение на химична реакция. Реактиви в дефектни и прекомерни стехиометрични пропорции. Форми на енергия. Взаимно преобразуване на потенциалната кинетична енергия. Работа и топлина, както при пренос на енергия.
Йонно свързване: ретикуларна енергия, цикъл на Борн-Хабер. Полярни молекули и диполен момент. Електроотрицателност: Изчисление на Полинг. Теория на орбитата на доблестта. Теория молекулни орбитали; орбитално свързване и антитела, ред на свързване. Класификация на кристали в твърдо състояние твърди вещества: йонни, ковалентни, молекулни, твърди вещества. Определяне на диполно време и изчисляване на процентното съдържание на йонни молекули. Влиянието на слабите свързващи сили върху физическо състояниемолекули, точки на кипене и топене.
Изброяваме основните характеристики на ядрата, които ще бъдат обсъдени допълнително:
- Енергия на свързване и ядрена маса.
- Размери на ядрото.
- Ядрен спин и ъглов импулс на нуклоните, които изграждат ядрото.
- Паритет на ядрото и частиците.
- Изоспин на ядрото и нуклоните.
- Спектри на ядра. Характеристики на основното и възбудено състояние.
- Електромагнитни свойства на ядрото и нуклоните.
1. Енергии на свързване и ядрени маси
Масата на стабилните ядра е по-малка от сумата на масите на нуклоните, включени в ядрото, разликата между тези стойности определя енергията на свързване на ядрото:
Разтвори разтвори разтвори: моларност, моларност, молна фракция, процент, части на милион. Доклад за обем, закон на Авогадро. Отклонения на реалния газ от идеалното поведение. Проверете границите на приложимост на уравнението. Количествено определяне на топлината, специфичен топлинен капацитети кътник. Работа: Разширяване на работата. Екзотермични и ендотермични реакции. стандартни дефиниции на състояния, енталпия на реакция и енталпия на образуване. Приложение на учещите ентусиасти, закон на Хес.
Обратима идеална трансформация и необратими спонтанни трансформации. Ентропия в спонтанни процеси. Функция на състоянието на свободната енергия на Гибс. Значението на термодинамичната функция като химичен потенциал. Уравнение на Клаузиус Клапейрон. Държавни карти; Физически смисълточки на диаграмата. Диаграма на състоянието на водата и въглеродния диоксид. Електронни и йонно-електронни методи на окислителни реакции в кисела или основна среда. Свободна промяна на енергията в смесителни разтвори в идеални системи и реални системи.
| (1.7) |
Коефициентите в (1.7) са избрани от условията за най-добро съответствие между моделната крива на разпределение и експерименталните данни. Тъй като такава процедура може да се извърши по различни начини, има няколко набора от коефициенти на формула на Weizsäcker. Следното често се използва в (1.7):
a 1 = 15,6 MeV, a 2 = 17,2 MeV, a 3 = 0,72 MeV, a 4 = 23,6 MeV,
Колигативни свойства: уравнения, които корелират такива свойства с концентрациите на разтвора, понижават налягането на парите, променят точката на кипене и замразяват разтворителя в присъствието на нелетливо разтворено вещество, осмотично налягане. Упражнения. Колигативни свойства: приложение силни електролитии неелектролити. Влиянието на обема и концентрационното налягане върху равновесията на хомогенния газ. Влиянието на температурата върху стойността на равновесната константа: уравнението на Вант Хоф. Баланс на самопротолизата на водата.
Разтваряне на соли във воден разтворител, поведение на соли, които не хидролизират и влияят на pH воден разтвор. Разтваряне на соли, получени от йони, получени от слаби киселини или основи. Изчисляване на хидролизната константа. Колориметрични pH индикатори: примерът на метиларанж. Използване на редокс реакции за производство на електричество. Дефиниция на полуелемент и схематично представяне на 1-ви род, редокс и газови полуелементи: балансиране на редокс полуреакции с йонно-електронен метод.
Лесно е да се оцени стойността на зарядовото число Z, при което ядрата стават нестабилни по отношение на спонтанен разпад.
Спонтанен ядрен разпад възниква, когато кулоновото отблъскване на ядрените протони започне да доминира над ядрените сили, които дърпат ядрото заедно. Оценка на ядрените параметри, при които възниква такава ситуация, може да бъде направена чрез разглеждане на промените в повърхностната и кулоновата енергия по време на ядрената деформация. Ако деформацията доведе до по-благоприятно енергийно състояние, ядрото спонтанно ще се деформира, докато се раздели на два фрагмента. Количествено, такава оценка може да се извърши, както следва.
Когато се деформира, ядрото, без да променя обема си, се превръща в елипсоид с оси (виж фиг. 1.2 )
.
Изчисляване на стекова рамка. Стандартен водороден електрод. Идентифициране на потенциални стандартни електроактивни видове. Изчисляване на количеството заряд, Закон на Фарадей, еквивалентно тегло. Електролиза на вода: окисление на кислород и редукция на водород. Изчисляване на електролизния потенциал за киселинни и основни неутрални разтвори. Електролиза на пренапрежение и омичен спад. Метална корозия: метална пасивация, галванична корозия и диференциална вентилационна корозия. Защита от корозия: боядисване, метално покритие, катодна защита и жертвени аноди.