Nuklid (lot. Nucleus - "yadro") atomning bir turi bo'lib, uning massa soni, atom raqami va yadrosining energiya holati bilan belgilanadi, uni kuzatish uchun etarli umrga ega. IUPAC kimyoviy terminologiya toʻplamida, 2-nashrda, 1997-yilda atamaning rasmiy tavsiya etilgan taʼrifi (IUPAC shartlarining qisqacha maʼlumotnomasi, 2-nashr): Atomning massa soni, atom raqami va yadro energiya holati bilan tavsiflangan turi, agar bu holatda o'rtacha umr ko'rish uchun etarlicha uzoq bo'lsa.
umumiy tavsif

Nuklidning ta'rifidan kelib chiqadiki, bu ma'lum miqdordagi proton (Z) va neytronlar (N), yadrosi ma'lum energiya holatida (asosiy holat yoki izomerlik holatlaridan biri) bo'lgan har qanday atomdir. A = Z + N yig'indisi massa soni va protonlar soni Z atom raqamidir. (E) elementning nuklidini belgilash uchun quyidagi shakl yozuvi qo'llaniladi: , va Z va N indekslarini o'tkazib yuborish mumkin. Umumiy belgisi E-A(masalan, uglerod-12, uran-238). Metastabil qo'zg'aluvchan holatlar (izomerlar) bo'lgan nuklidlar uchun yuqori o'ng indeksdagi m harfidan foydalaning, masalan, 180m Ta. Agar A va Z ma'lumotlarga ega bo'lgan bir nechta qo'zg'atilgan izomerik holat mavjud bo'lsa, u holda ular uchun (energetikani oshirish tartibida) m 1, m 2 va boshqalar indekslari yoki m, n, p, q harflari ketma-ketligi qo'llaniladi. , ...

Atom raqami bir xil bo'lgan (bir xil miqdordagi protonga ega) nuklidlar izotoplar deyiladi. Nuklid atamasi o'rniga izotop atamasini birlikda ishlatish, garchi qat'iy aytganda, noto'g'ri bo'lsa ham, keng tarqalgan. Qarindosh atom massasi Nuklid uning massa soniga teng yaxlitlanadi, faqat uglerod-12 uchun u aniq 12 ga teng.
Tasniflash

Nuklidlar barqaror va radioaktiv (radionuklidlar) ga bo'linadi. Barqaror nuklidlar yadroning asosiy holatidan o'z-o'zidan radioaktiv o'zgarishlarga uchramaydi. Radioaktiv transformatsiyalar natijasida radionuklidlar boshqa nuklidlarga aylanadi. Yemirilish turiga qarab, xuddi shu elementning boshqa nuklidi (neytron yoki ikki neytronli parchalanish paytida) yoki boshqa elementning nuklidi (nuklonlar chiqarmasdan yadro zaryadini o'zgartiradigan parchalanishlar, ya'ni beta-yemirilish) hosil bo'ladi. , elektron tutilishi, pozitron parchalanishi, qo'shaloq beta-emirilishning barcha turlari) yoki ikki yoki undan ortiq yangi nuklidlar (alfa parchalanishi, proton parchalanishi, klaster parchalanishi, spontan bo'linish).

Radionuklidlar orasida qisqa muddatli va uzoq umr ko'radiganlar ajralib turadi. Er yuzida paydo bo'lganidan beri mavjud bo'lgan radionuklidlar ko'pincha deyiladi tabiiy uzoq umr ko'radi; bunday nuklidlarning yarim yemirilish davri 5 x 108 yildan oshadi. Har bir element uchun radionuklidlar sun'iy ravishda olingan; soni (ya'ni, protonlar soni) "sehrli raqamlar" dan biriga yaqin bo'lgan elementlar uchun ma'lum bo'lgan nuklidlar soni bir necha o'nga etishi mumkin. Platina va osmiy eng ko'p ma'lum nuklidlarga ega - har biri 34 tadan (izomerik holatlar bundan mustasno). Ba'zi elementlar faqat bitta barqaror nuklidga ega (masalan, oltin va kobalt) va maksimal raqam barqaror nuklidlar - 10 - qalay bor. Ko'pgina elementlarda barcha nuklidlar radioaktivdir (atom raqami qo'rg'oshinnikidan katta bo'lgan barcha elementlar, shuningdek texnetiy va prometiy). Umumiy soni barcha elementlarning ma'lum nuklidlari 3100 dan oshadi (izomerlar bundan mustasno; bugungi kunda er osti holatlarida 1000 ga yaqin nuklidlar ma'lum bo'lib, ular uchun yarim yemirilish davri 0,1 mks dan ortiq bo'lgan bir yoki bir nechta metastabil qo'zg'aluvchan holatlar mavjud).

Mavzu 1. RADIOEKOLOGIYANING JISMONIY ASOSLARI

2-ma'ruza: Atomlarning fizik xususiyatlari va yadrolarning radioaktiv parchalanishi.

Atomning tuzilishi. Elementar zarralar. Radioaktiv parchalanish turlari. Radioaktiv parchalanish qonuni.

1. Atomning tuzilishi.

Atom - kimyoviy elementning barcha xossalarini saqlaydigan eng kichik zarrasi. Uning tuzilishida atom (taxminan 10-8 sm o'lchamdagi) ifodalaydi murakkab tizim, atom markazida joylashgan musbat zaryadlangan yadro (10-13 sm) va yadro atrofida turli orbitalarda aylanadigan manfiy zaryadlangan elektronlardan iborat. Atomning radiusi yadrodan eng uzoqda joylashgan elektron orbitasining radiusiga teng. manfiy zaryad elektronlar yadroning musbat zaryadiga teng, atom esa umuman elektr neytraldir.

1911 yilda E. Rezerford atom tuzilishining sayyoraviy modelini taklif qildi, uni N. Bor (1913) ishlab chiqdi. Ushbu modelga ko'ra, yadro atomning markazida joylashgan bo'lib, u ijobiy bo'ladi elektr zaryadi. Elektronlar yadro atrofida elliptik orbitalarda harakatlanib, hosil bo'ladi elektron qobiq atom.

Har qanday atom elementar zarralardan: protonlar, neytronlar va elektronlardan iborat bo'lib, ular erkin holatda massa, elektr zaryadi (yoki uning yo'qligi), barqarorlik, tezlik va boshqalar kabi jismoniy miqdorlar bilan tavsiflanadi. Yadro va elementar zarrachalarning massasi odatda atom birliklarida ifodalangan massa (a.m.u.), birlik sifatida uglerod atomlarining 1\12 massasi (12C) olinadi.

1 a. yemoq. = 1,67 * 10-27 kg

Energiya elektron voltlarda (eV) ifodalanadi, bir elektron volt elektron (yoki zaryadga ega bo'lgan moddaning har qanday elementar zarrasi) o'tish paytida oladigan kinetik energiyaga teng. elektr maydoni bir voltlik potentsial farq bilan.

1 eV \u003d 1,602 * 10-19 S

Bundan tashqari, massa ko'pincha energiya ekvivalentlarida ifodalanadi (bu massasi 1 amu bo'lgan zarrachaning qolgan energiyasi, 931,5 MeV (106 eV).

atom yadrosi - atomning deyarli butun massasi to'plangan markaziy qismi (99,9%). Atom yadrosi ikki xil elementar zarrachalardan - proton va neytronlardan iborat. Ularning umumiy nomi nuklon. Proton va elektron barqaror va barqaror zarralar deb ataladigan zarralarga tegishli, neytron faqat yadroda bo'lganda barqaror bo'ladi.

Yadrodagi proton va neytronlarning umumiy soni deyiladi massa raqami va A (yoki M) harfi bilan belgilanadi. Neytronning zaryadi nolga teng, proton esa elementarga ega musbat zaryad+1, u holda yadro zaryadi undagi protonlar soniga teng bo'ladi, bu deyiladi zaryad raqami(Z) yoki atom raqami. Yadrodagi neytronlar soni A sonining massasi va elementning atom raqami Z o'rtasidagi farqga teng: N = A-Z (AZX).

Yadroning elektr zaryadi (q) davriy tizim kimyoviy elementining elementar elektr zaryadi (e) va atom raqami (Z) ko'paytmasiga teng:

Yadro kuchlari.

Protonlar va neytronlar atom yadrosida joylashgan yadroviy kuchlar . Yadro kuchlari yadroning potentsial bog'lanish energiyasini tashkil qiladi. Aniqlanishicha, erkin proton va neytronlarning energiyalari yig'indisi ulardan tashkil topgan yadro energiyasidan kattaroqdir, bundan yadroni tarkibiy qismlarga ajratish uchun energiya sarflash kerakligi kelib chiqadi. Buning uchun zarur bo'lgan minimal energiya deyiladi yadroviy bog'lanish energiyasi .

Agar atom yadrosini tashkil etuvchi nuklonlarning massalarini qo'shsak, xuddi shunday rasm kuzatiladi. Hisoblangan yadro massasi haqiqiy yadro massasidan kattaroq bo'ladi. Yadroning hisoblangan va haqiqiy massasi o'rtasidagi farq deyiladi ommaviy nuqson.

Yadro kuchlari nuklonlarda elektr zaryadining bor yoki yo'qligiga bog'liq emas, ular faqat juda kichik masofalarda (10-13 sm) ta'sir qiladi va yadro zarralari orasidagi masofa ortishi bilan juda tez zaiflashadi.

Yadro kuchlari to'yinganlik xususiyati bilan tavsiflanadi, bu nuklonning faqat oz sonli qo'shni nuklonlar bilan bir vaqtning o'zida yadroviy o'zaro ta'sir o'tkazish qobiliyatidan iborat bo'lib, bu yadro kuchlarining almashinuv tipidagi kuchlar sifatidagi tabiatini ko'rsatadi.

Yadro kuchlarining asosiy xossalari nuklonlarning massasi 200 elektron massasidan sal kattaroq boʻlgan zarrachalar almashinishi bilan izohlanadi (X.Yukava, 1935), bunday zarralar eksperimental (1947) kashf etilgan va p-mezonlar yoki pionlar (u yerda) deb ataladi. musbat, manfiy va neytral p- mezonlar). Mezonlar emas tarkibiy qismlar proton va neytronlar, lekin ular tomonidan chiqariladi va so'riladi (xuddi atomlar kvantlarni chiqaradi va yutadi). elektromagnit nurlanish), musbat pion chiqargan proton neytronga, pionni tutgandan keyin esa neytron protonga aylanadi. Bu jarayonlarning barchasi kuchli o'zaro ta'sirni va shuning uchun yadrolarning barqarorligini ta'minlaydi.

Proton (p) - har qanday atom yadrosining bir qismi bo'lgan, musbat zaryad birlik elementar zaryadga +1 (1,602*10-19C) teng bo'lgan elementar zarracha. Protonning qolgan massasi 1,00758 amu. yemoq. yoki 938,27 MeV.

Yadrodagi protonlar soni ( atom raqami) har bir element uchun qat'iy doimiy va jadval elementining (Z) tartib raqamiga mos keladi. Har bir proton musbat elementar elektr zaryadiga ega bo'lganligi sababli, elementning atom raqami ham musbat elektr zaryadini ko'rsatadi. elementar to'lovlar kimyoviy elementning har qanday atomining yadrosida. Elementning tartib raqami ham deyiladi zaryad raqami. Yadrodagi protonlar soni atom qobig'idagi elektronlar sonini (lekin aksincha emas) va shunga mos ravishda elektron qobiqlarning tuzilishini va Kimyoviy xossalari elementlar.

Neytron ( n) - elektr neytral elementar zarracha (faqat engil vodorod yadrosida yo'q), qolgan massasi 1,00898 a.u. yemoq. yoki 939,57 MeV. Neytronning massasi protonning massasidan ikkita elektron massaga kattaroqdir. Atom yadrosida neytronlar barqaror bo'lib, bir xil element atomining yadrosidagi ularning soni (N) o'zgarishi mumkin, bu asosan elementning faqat fizik tavsifini beradi (1).

Elektron tinch massasi 0,000548 AU ga teng barqaror elementar zarrachadir. e.m., va mutlaq massa birliklarida - 9,1 * 10-28 kg. Energiya ekvivalenti a. yemoq. elektron 0,511 MeV va elementar elektr zaryadi 1,602 * 10-19 S.

Elektronlar yadro atrofida ma'lum bir shakl va radiusli orbitalarda harakatlanadi. Orbitalar elektron qatlamlarga guruhlangan (maksimal ettita bo'lishi mumkin: K, L, M, N, O, P, Q). Bir qatlam orbitallarida bo'lishi mumkin bo'lgan eng kichik elektronlar soni kvant munosabati bilan aniqlanadi:

m=2n2,

bu yerda n asosiy hisoblanadi kvant soni(bu holda qatlam raqamiga toʻgʻri keladi. Demak, K-qatlamda (n=1) 2 ta elektron, L-qatlamda (n=2) 8 ta elektron va hokazo boʻlishi mumkin.

Elektronlarning atom yadrosi bilan o'zaro ta'sirida asosiy rolni elektromagnit kuchlar (qarama-qarshi elektr zaryadlarining Coulomb tortishish kuchlari) o'ynaydi. Elektron yadroga qanchalik yaqin bo'lsa, shuncha ko'p potentsial energiya(yadro bilan bog'lanish energiyasi) va kamroq kinetik energiya (elektronning aylanish energiyasi). Shunga ko'ra, tashqi orbitadan elektronlarni (bog'lanish energiyasi taxminan 1-2 eV) ichki orbitadan ko'ra tortib olish osonroq.

Alohida elektronning orbitadan orbitaga o'tishi har doim energiyaning yutilishi yoki chiqarilishi bilan bog'liq (energiya kvanti so'riladi yoki chiqariladi). Bor postulatlariga ko'ra, atom tizimi statsionar holatda bo'lib, u ma'lum bir energiya bilan tavsiflanadi. Cheksiz uzoq vaqt davomida har bir atom faqat minimal energiyaga ega statsionar holatda bo'lishi mumkin, bu deyiladi asosiy yoki normal . Yuqori energiyaga ega bo'lgan atomning boshqa barcha statsionar holatlari deyiladi hayajonlangan . Elektronning bir energiya darajasidan boshqasiga, yadrodan uzoqroqda (yuqori energiya bilan) o'tishi deyiladi. qo'zg'alish jarayoni .

Boshqa atomlar, har qanday zaryadlangan zarrachalar bilan to'qnashuv natijasida yoki elektromagnit nurlanish fotoni yutilishi natijasida atom kamroq energiyaga ega bo'lgan statsionar holatdan yuqori energiyali statsionar holatga o'tishi mumkin. Atomning qo'zg'alish holatidagi umri s dan oshmaydi. Har qanday hayajonlangan holatdan atom o'z-o'zidan asosiy holatga o'tadi, bu jarayon bilan birga keladi. foton emissiyasi (kvanta). O'tish sodir bo'lgan ikki holatdagi atomning energiyalaridagi farqga qarab, chiqarilgan elektromagnit nurlanish kvanti radio to'lqinlari, infraqizil nurlanishlar diapazoniga tegishli bo'lishi mumkin. ko'rinadigan yorug'lik, ultrabinafsha yoki rentgen nurlanishi.

Kuchli bilan elektr ta'sirlari elektronlar atomdan chiqib ketishi mumkin. Bir yoki bir nechta elektronni yo'qotgan atom musbat ionga, bir yoki bir nechta elektron olgan atom esa manfiy ionga aylanadi. Neytral atomlardan ionlarning hosil bo'lish jarayoni deyiladi ionlanish . Oddiy sharoitlarda ion holatidagi atom juda qisqa vaqt davomida mavjud. Orbitada bo'sh joy ijobiy ion erkin elektron bilan to'ldiriladi va atom yana elektr neytral sistemaga aylanadi. Bu jarayon deyiladi ion rekombinatsiyasi (deionizatsiya) va radiatsiya shaklida ortiqcha energiyaning chiqishi bilan birga keladi.

Izotoplar, izotonlar, izobarlar.

Yadrolari bir xil miqdordagi protonga ega, lekin neytronlar soni bo'yicha farq qiladigan atomlar bir xil kimyoviy elementning navlari bo'lib, deyiladi. izotoplar. Bunday elementlar jadvalda bir xil raqamga ega, ammo massa raqamlari har xil (3919K, 4019K, 4119K). Ushbu atomlarning yadrolarining zaryadlari bir xil bo'lganligi sababli, ularning elementar qobiqlari deyarli bir xil turdagi tuzilishga ega va bunday yadroli atomlar kimyoviy xossalari bo'yicha juda o'xshashdir. Tabiatdagi kimyoviy elementlarning aksariyati izotoplar aralashmasidir. Odatda, ma'lum bir elementning izotoplari aralashmasida bitta izotop ustunlik qiladi, qolganlari esa kichik foizni tashkil qiladi (masalan, kaliy quyidagilardan iborat: 39K - 93,08%; 40K - 0,0119%; 41K - 6,91%) (4) ).

Bitta kimyoviy elementning izotoplarini bir-biridan ajratish uchun element nomidan oldin massa raqami beriladi, summasiga teng ma'lum bir izotop yadrosining barcha zarralari va undan pastda - jadvaldagi elementning seriya raqamiga mos keladigan yadro zaryadi (protonlar soni). Shunday qilib, tabiatda eng keng tarqalgan engil vodorod 11H (protiy) 1 protonni o'z ichiga oladi, bu vodorod atomlari orasida kam uchraydi 21H (deyteriy) - 1 proton va 1 neytron va tabiatda hech qachon topilmaydi 31H (tritiy) - 1 proton va 2 neytron ( deyteriyni sekin neytronlar bilan nurlantirish orqali sun'iy ravishda olingan tritiy) (4).

Farqlash barqaror va beqaror (radioaktiv ) izotoplar . Birinchisiga shunday izotoplar kiradi, ularning yadrolari tashqi ta'sirlar bo'lmaganda hech qanday o'zgarishlarga uchramaydi, ikkinchisi izotoplar bo'lib, ularning yadrolari o'z-o'zidan (tashqi ta'sirsiz) parchalanib, boshqa elementlar atomlarining yadrolarini hosil qiladi. . Kimyoviy elementlarning barcha izotoplarining yadrolari deyiladi nuklidlar, beqaror nuklidlar deyiladi radionuklidlar . Hozirgi vaqtda 300 ga yaqin barqaror va 1500 ga yaqin radioaktiv izotoplar ma'lum.

Barqarorlik holati atom yadrolari: Berilgan yadro o'z-o'zidan aylanishi mumkin bo'lgan barcha yadrolarga nisbatan minimal energiyaga ega bo'lgan atom yadrolarigina barqarordir.

Neytronlar soni bir xil bo'lgan turli xil elementlarning atom yadrolari deyiladi izotoonlar . Misol uchun, 136C olti proton va etti neytronga ega, 147N etti proton va etti neytronga ega.

Massa soni bir xil, ammo atom raqami boshqacha bo'lgan (ya'ni, proton va neytronlarning nisbati har xil bo'lgan bir xil miqdordagi nuklonlardan iborat) turli elementlarning atom yadrolari deyiladi. izobarlar .

Masalan: 104Be, 105B, 106C va boshqalar.

Izobarlarning atom yadrolari energiyasidagi farq protonlarda elektr zaryadining mavjudligi va proton va neytron massalaridagi farqning mavjudligi bilan aniqlanadi. Shunday qilib, neytronlardan ko'ra ko'proq protonni o'z ichiga olgan yadrolar beqaror bo'lib chiqadi, chunki ular Kulon o'zaro ta'sirining ortiqcha energiyasiga ega. Unga ega bo'lgan yadrolar ko'proq neytronlar protonlarga qaraganda neytronning massasi proton massasidan katta bo'lganligi sababli beqaror bo'lib, yadro massasining ortishi uning energiyasining oshishiga olib keladi. Yadrolar ortiqcha energiyadan ikki yo'l bilan ajralib chiqishi mumkin:

1. yadrolarning o'z-o'zidan barqarorroq qismlarga bo'linishi bilan;

2. yadro zaryadining oʻz-oʻzidan bir marta oʻzgarishi (protonning neytronga yoki neytronning protonga aylanishi).

Elementar zarralar.

Elementar zarralar molekulalar, atomlar yoki yadrolar emas. Ularning radiusi (R) 10-14 - 10-15 m va energiya (Vt) taxminan 106 - 108 eV ga teng. Hozirgi vaqtda ma'lum elementar zarralarning umumiy soni (shu jumladan antizarralar) 400 ga yaqinlashmoqda. Ulardan ba'zilari barqaror yoki kvazbarqaror va tabiatda erkin yoki erkin bog'langan holatda mavjud. bu elektronlar atomlarning bir qismi bo'lgan , ularning antizarralari - pozitronlar; protonlar va neytronlar, atom yadrolarining bir qismi bo'lgan; fotonlar g, ular kvantlardir elektromagnit maydon. Bunga elektron ham kiradi (anti)neytrino n e, yulduzlarda sodir bo'ladigan beta transformatsiyalar va termoyadro reaktsiyalarida tug'ilgan. Boshqa elementar zarralar o'ta beqaror va ikkilamchi kosmik nurlanishda hosil bo'ladi yoki laboratoriyada olinadi. Bularga muonlar (mu-mezonlar) m– - elektronning og'ir analogi (mm ≈ 200me) kosmik nurlarda qayd etilgan; pionlar (pi-mezonlar) p+, p0, p– – yadroviy oʻzaro taʼsir tashuvchilar va boshqalar.

Har bir zarrachaning antizarrasi bor, odatda bir xil belgi bilan, lekin tepasida tilda bilan belgilanadi. Zarra va antizarraning massalari, umri va spinlari bir xil. Boshqa xarakteristikalar, jumladan, elektr zaryadi va magnit moment, mutlaq qiymatda teng, ammo ishoraga qarama-qarshidir.

2. Radioaktiv parchalanish turlari.

Radioaktivlik- bu ma'lum kimyoviy elementlarning atom yadrolarining o'z-o'zidan boshqa elementlarning yadrolariga aylanadigan maxsus turdagi nurlanishning xususiyatidir. radioaktiv nurlanish . Bu hodisaning o'zi deyiladi radioaktiv parchalanish.

Tabiatda sodir bo'ladigan radioaktiv o'zgarishlar tabiiy radioaktivlik deyiladi. Shunga o'xshash jarayonlar sun'iy ravishda olingan moddalarda sodir bo'ladi (tegishli moddalar orqali yadro reaksiyalari), - sun'iy radioaktivlik. Radioaktivlikning ikkala turi ham bir xil qonunlarga bo'ysunadi.

Yadro transformatsiyasining quyidagi turlari yoki radioaktiv parchalanish turlari mavjud: alfa-parchalanish, beta-emirilish (elektron, pozitron), elektron tutilish (K-tutish), ichki konversiya, yadro parchalanishi.

Alfa parchalanishi- bu beqaror atom yadrosining a-zarrachaga (geliy atomining yadrosi 42He) va mahsulot yadrosiga (qizi yadro) o'z-o'zidan bo'linishi.Bu holda mahsulot yadrosining zaryadi 2 musbat birlikka kamayadi, va massa soni 4 birlikka. Bunday holda, hosil bo'lgan mahsulot elementi davriy tizimning ikkita katagiga asl nusxaga nisbatan chapga siljiydi:

Deyarli barcha (kamdan-kam istisnolardan tashqari) atom raqami 82 yoki undan ortiq bo'lgan elementlar atomlarining yadrolari (qo'rg'oshin 82Pb dan keyin davriy jadvalda joylashganlar) alfa radioaktivdir. Yadrodan uchib chiqadigan alfa zarrachani oladi kinetik energiya taxminan 4-9 MeV.

beta parchalanishi- bu beta-zarracha chiqishi bilan beqaror atom yadrolarining o'z-o'zidan o'zgarishi, bunda ularning zaryadi bittaga o'zgaradi. Bu jarayon proton va neytronlarning o'zaro o'zgarish qobiliyatiga asoslanadi.

Agar yadroda neytronlar ortiqcha bo'lsa(yadroning "neytron haddan tashqari yuklanishi"), keyin elektron b- - parchalanish, bunda neytronlardan biri protonga aylanadi va yadro elektron va antineytrino chiqaradi (ularning massasi va zaryad soni 0 ga teng).

10n → 11p + e – + n – || AZX → AZ+1Y + b – + n – +Q || 4019K → 4020Ca + b – + n – + Q.

Bu yemirilish vaqtida yadro zaryadi va shunga mos ravishda elementning atom raqami bittaga ortadi (element davriy sistemada asl nusxaning o'ng tomoniga bitta raqamga siljiydi) va massa soni o'zgarishsiz qoladi. Elektron beta parchalanishi ko'plab tabiiy va sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan radioaktiv elementlarga xosdir.

Agar yadrodagi neytron va protonlarning noqulay nisbati sabab bo'lsa ortiqcha protonlar, keyin pozitron ( β+ ) parchalanish, bunda yadro pozitron (elektron bilan bir xil massali, lekin zaryadi +1 boʻlgan zarracha) va neytrino chiqaradi va protonlardan biri neytronga aylanadi:

11p → 10n + e+ + n+ || AZX → AZ-1Y + b+ + n+ +Q || 3015P → 3014Si + b+ + n+ +Q

Yadroning zaryadi va shunga mos ravishda elementning atom raqami bittaga kamayadi va bola element davriy tizimda asl elementning chap tomonida bir raqamni egallaydi, massa soni o'zgarishsiz qoladi. Sun'iy ishlab chiqarilgan ba'zi izotoplarda pozitron parchalanishi kuzatiladi.

Yadrodan uchib chiqqan pozitron atom qobig'idan "qo'shimcha" elektronni yirtib tashlaydi yoki erkin elektron bilan o'zaro ta'sir qiladi va "pozitron-elektron" juftligini hosil qiladi va u bir zumda energiyaga ekvivalent bo'lgan ikkita gamma kvantga aylanadi. zarrachalar massasi (e+ va e-) 0,511 MeV. “Pozitron-elektron” juftligini ikkita g-kvantaga aylantirish jarayoni deyiladi. yo'q qilish(qirg'in) va natijada elektromagnit nurlanish - yo'q qilish. Shunday qilib, pozitron parchalanishi vaqtida zarrachalar asosiy atomdan tashqariga emas, balki energiyasi 0,511 MeV bo'lgan ikkita gamma kvantga uchadi.

Har qanday beta-manbaning b-zarralarining energiya spektri uzluksiz (MeV ning yuzdan bir qismidan - yumshoq nurlanish, 2-3 MeV gacha - qattiq nurlanish).

Elektron suratga olish- atom yadrosining o'z-o'zidan o'zgarishi, bunda orbital elektronlardan birining tutilishi va protonning neytronga aylanishi tufayli uning zaryadi bittaga kamayadi.

Agar yadroda protonlar ko'p bo'lsa, lekin pozitron parchalanishi uchun energiya etarli bo'lmasa, bu sodir bo'ladi. Yadro protonlaridan biri elektronni atomning qobiqlaridan biridan oladi, ko'pincha unga eng yaqin K-qatlamdan (K-qo'lga olish) yoki kamroq tez-tez L-qatlamidan (L-tutish) va aylanadi. neytrino emissiyasi bilan neytron. Bunda pozitron yemirilishdagi kabi bola element davriy sistemada asl nusxaning chap tomoniga bitta katakka siljiydi.

11p + 0-1e → 10n + n+ || AZX + 0-1e → AZ-1Y + n+ + hn || 12352Te + 0-1e → 12351Sb + n+ + hn

Elektron L qavatdan K qavatdagi bo'shagan joyga, keyingi qatlamdan oxirgisining joyiga va hokazo sakrab o'tadi. Elektronning qatlamdan qatlamga har bir o'tishi energiyaning ajralib chiqishi bilan birga keladi. elektromagnit nurlanish kvantlarining shakli (rentgen diapazoni).

Pozitronning parchalanishi va elektronning tutilishi, qoida tariqasida, faqat sun'iy ravishda kuzatiladi radioaktiv izotoplar (4).

Yadro bo'linishi- bu yadroning o'z-o'zidan bo'linishi bo'lib, unda hech qanday tashqi ta'sirsiz ikkiga, qoida tariqasida, teng bo'lmagan qismlarga bo'linadi. Shunday qilib, uran yadrosini bariy (56Ba) va kripton (36Kr) yadrolariga bo'lish mumkin. Bu turdagi parchalanish davriy sistemadagi uran ortidagi elementlarning izotoplariga xosdir. Xuddi shu zaryadlarning elektrostatik itarilish kuchlari ta'sirida fragment yadrolari 165 MeV tartibli kinetik energiyaga ega bo'ladi va turli yo'nalishlarda katta tezlikda tarqaladi.

ichki konvertatsiya. Qo'zg'algan yadro qo'zg'alish energiyasini elektronlardan biriga o'tkazadi ichki qatlamlar(K-, L- yoki M-qatlami), natijada atomdan ajralib chiqadi. Keyin elektronlardan biri uzoqroq qatlamlardan (yuqoridan energiya darajalari) xarakterli rentgen nurlanishining emissiyasi bilan "bo'sh" joyga kvant o'tishni amalga oshiradi.

3. Radioaktiv parchalanish qonuni.

Har qanday radioaktiv izotopning miqdori radioaktiv parchalanish (yadrolarning o'zgarishi) tufayli vaqt o'tishi bilan kamayadi. Radioaktiv parchalanish uzluksiz davom etadi, bu jarayonning tezligi va uning tabiati yadro tuzilishi bilan belgilanadi. Shuning uchun atom yadrosining holatini o'zgartirmasdan, bu jarayonga hech qanday an'anaviy fizik yoki kimyoviy vositalar bilan ta'sir qilish mumkin emas. Bundan tashqari, yemirilish tabiatan ehtimoliy xususiyatga ega, ya’ni qachon va qaysi atom parchalanishini aniq aniqlash mumkin emas, lekin har bir vaqt oralig’ida o’rtacha hisobda atomlarning ma’lum bir qismi parchalanadi.

Har bir radioaktiv izotop uchun o'rtacha tezlik uning atomlarining parchalanishi doimiy, o'zgarmas va faqat ma'lum bir izotop uchun xarakterlidir. Muayyan izotop uchun radioaktiv parchalanish konstantasi l vaqt birligida yadrolarning qaysi qismi parchalanishini ko'rsatadi. Yemirilish konstantasi vaqtning oʻzaro birliklarida, s-1, min-1, h-1 va hokazolarda ifodalanib, radioaktiv yadrolar soni vaqt oʻtishi bilan kamayib borishini, koʻpaymasligini koʻrsatadi.

Har qanday radioaktiv izotop yadrolarining o'z-o'zidan o'zgarishi sodir bo'ladi radioaktiv parchalanish qonuni, bu mavjud yadrolarning bir xil qismi vaqt birligida parchalanishini aniqlaydi.

Vaqt o'tishi bilan radioaktiv yadrolar sonining kamayish jarayonini tavsiflovchi ushbu qonunning matematik ifodasi quyidagi formula bilan ko'rsatiladi:

Nt = N0e-lt, (Nt = N0e-0,693t/T) (1),

bu yerda, Nt - vaqt o'tishi bilan qolgan radioaktiv yadrolar soni;

N0 - t=0 vaqtdagi radioaktiv yadrolarning dastlabki soni;

l - radioaktiv parchalanish konstantasi (=0,693/T);

T - berilgan radioizotopning yarim yemirilish davri.

Radioaktiv elementlarning parchalanish tezligini amalda tavsiflash uchun yarim yemirilish davri qo'llaniladi.

Yarim hayot- bu radioaktiv yadrolarning dastlabki sonining yarmi parchalanadigan vaqt. U T harfi bilan belgilanadi va vaqt birliklarida ifodalanadi.

Har xil radioaktiv izotoplar uchun yarim yemirilish davri bir soniyadan millionlab yillargacha o'zgarib turadi. Bundan tashqari, bir xil element turli xil yarim umrga ega bo'lgan izotoplarga ega bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, radioaktiv elementlar qisqa muddatli (soat, kun) - 13153I (8,05 kun), 21484Po (1,64 * 10-4 sek.) va uzoq muddatli (yillar) - 23892U (T = 4,47 milliard yil), 13755Cs ga bo'linadi. (30 yosh), 9038Sr (29 yosh).

Yarim yemirilish davri va parchalanish doimiysi o'rtasida teskari bog'liqlik mavjud, ya'ni l qancha ko'p bo'lsa, T shuncha kam va aksincha.

Grafik jihatdan radioaktiv parchalanish qonuni eksponensial egri chiziq bilan ifodalanadi (2.1-rasm). Rasmdan ko'rinib turibdiki, yarimparchalanish davrining ko'payishi bilan parchalanmagan atomlar soni kamayib, asta-sekin nolga yaqinlashadi [va boshq., 1999].

Guruch. 2.1. Grafik tasvir radioaktiv parchalanish qonuni.

Radioaktiv elementning faolligi vaqt birligidagi parchalanishlar soniga teng. Ma'lum bir moddaning atomlari qancha radioaktiv o'zgarishlarni boshdan kechirsa, uning faolligi shunchalik yuqori bo'ladi. Radioaktiv parchalanish qonunidan kelib chiqadigan bo'lsak, radionuklidning faolligi radioaktiv atomlar soniga mutanosib, ya'ni berilgan moddaning miqdori ortishi bilan ortadi. Radioaktiv izotoplarning parchalanish tezligi har xil bo'lganligi sababli, turli xil radionuklidlarning bir xil massa miqdori har xil faollikka ega.

SI tizimida faollik birligi bekkerel (Bq) - soniyada parchalanish (disp/s). Bk bilan bir qatorda tizimdan tashqari birlik ishlatiladi - curie (Ci). 1Ci - har qanday radioaktiv moddaning (izotop) faolligi, unda sekundiga 3,7 * 1010 parchalanish sodir bo'ladi. Kyuri birligi 1 g radiyning radioaktivligiga mos keladi.

1Ci \u003d 3,7 * 1010 Bq; 1mCi = 37MBq 1mCi = 37 kBq

Har qanday radioaktiv preparatning t vaqtdan keyingi faolligi radioaktiv parchalanishning asosiy qonuniga mos keladigan formula bilan aniqlanadi:

= daA0e-0,693t/T (2),

bu yerda At - t vaqtdan keyingi dori faolligi;

A0 - preparatning dastlabki faolligi;

e - asos tabiiy logarifmlar(e=2,72);

t - radioizotopning parchalanish vaqti;

T - yarim yemirilish davri; T va t qiymatlari bir xil o'lchamga ega bo'lishi kerak (min., sek., soatlar, kunlar va boshqalar).

(Masalan: 32P radioaktiv elementning ma'lum bir sutkadagi faolligi A0 ga teng. Bu elementning bir haftadagi faolligini aniqlang. 32P elementining yarim yemirilish davri T 14,3 kun. 32P ning 7 kundan keyin faolligi. = 5 * 2.720.693 * 7 / 14.3 = 5 * 2.720.34 = 3.55 mCi da).

Kyuri birliklari (Ci) manbalarning gamma faolligini tavsiflash uchun yaroqsiz. Ushbu maqsadlar uchun yana bir birlik joriy etildi - 1 mg radiy ekvivalenti (mg-ekv. radiy). Radiyning milligramm ekvivalenti Bu har qanday radioaktiv preparatning faolligi bo'lib, uning gamma nurlanishi bir xil o'lchash sharoitida platina filtridan foydalanganda 0,5 Rossiya Federatsiyasi Davlat Radium Standartining 1 mg radiy gamma nurlanishi bilan bir xil ta'sir qilish dozasini yaratadi. mm qalinligi. Radiyning milligramm ekvivalenti birligi mavjud standartlar bilan belgilanmagan, ammo amaliyotda keng qo'llaniladi.

Parchalanish mahsulotlari bilan muvozanatda bo'lgan 1 mg (1 mCi) radiy nuqta manbai, 0,5 mm qalinlikdagi platina plastinka orqali dastlabki filtrlashdan so'ng, 1 sm masofada havoda 8,4 R / soat doza tezligini hosil qiladi. Bu qiymat deyiladi radiyning ionlanish gamma doimiysi va harf bilan belgilanadi Kg . Radiyning gamma konstantasi nurlanish dozasi tezligining standarti sifatida qabul qilinadi. Boshqa barcha gamma-emitterlarning Kg i u bilan taqqoslanadi. Ko'pgina radioaktiv izotoplar uchun gamma konstantalari jadvallari mavjud.

Shunday qilib, 60Co ning gamma doimiysi 13,5 R/soatni tashkil qiladi. Radiy va 60Co ning gamma konstantalarini taqqoslash shuni ko'rsatadiki, 60Co radionuklidining 1 mCi 1 mCi radiydan 1,6 baravar ko'p nurlanish dozasini hosil qiladi (13,5/8,4=1,6). Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, havoda hosil bo'lgan nurlanish dozasi nuqtai nazaridan, 60Co radionuklidining 1 mCi 1,6 mCi radiyga teng, ya'ni 0,625 mCi faollikdagi 60Co preparati chiqaradigan gamma nurlanishi xuddi shunday nurlanish dozasini hosil qiladi. 1 mCi radiy.

Izotopning gamma ekvivalenti M uning faolligi bilan A (mCi) ionlanish gamma konstantasi Ky orqali quyidagi munosabatlar bilan bog'liq:

M = AKg / 8.4 yoki A = 8,4M/Kg (3),

mEq da ifodalangan radioaktiv moddaning faolligidan chiqishga imkon beradi. radiy mCi da ifodalangan faollikka va aksincha.

Mavzu: Nuklidlar va izotoplar. Tabiat tushunchasi

radioaktivlik.

Dars sanasi:

Mavzu: Nuklidlar va izotoplar. Radioaktivlik tabiati haqida tushuncha. 8-sinf

“Nuklid”, “izotoplar” tushunchalarini shakllantirish, o‘quvchilarning “kimyoviy element” tushunchasi haqidagi tushunchalarini kengaytirish, radioaktivlik tabiati haqida dastlabki tasavvurlarni shakllantirish.

Vazifalar:

1. Muammoli vaziyatni yechish, “kimyoviy element” tushunchasiga oydinlik kiritish asosida “nuklid” tushunchasini, “izotoplar” tushunchasini o‘zlashtirishni ta’minlash; radioaktivlik tabiati haqida tushuncha bering.

2. Ta'lim va tashkiliy rivojlanishni davom ettirish

ko'nikmalar, o'quv va intellektual (tahlil qilish, taqqoslash, taqqoslash, umumlashtirish, xulosalar chiqarish), o'quv va axborot (darslik bilan ishlash, o'z-o'zini tekshirish materiallari, diagnostika

va aks ettiruvchi testlar, diagrammalar bilan), o'quv va kommunikativ (tinglash, og'zaki gapirish va

yozish, hamkorlik qilish).

3. Jamoada ishtirok etish qobiliyatini tarbiyalash

o'z ta'lim faoliyati natijalarini muhokama qilish, radioaktivlikdan foydalanish bilan bog'liq xavf-xatarlarga e'tibor berish, ekologik madaniyatni tarbiyalash.

Uskunalar:

Dars turi:

Darslik, kimyoviy elementlarning davriy tizimi, konspekt.

Birlashtirilgan.

Marshrutlash

( 13 min.)

1. Uy vazifasini tekshirish.

1. Motivatsiya.

Shaxsiy so'rov.

(3 kishi)

Dars mavzusini ko'rsatadi.

O'qituvchining savollariga javob bering.

Daftarni oching, sana va yangi mavzuni yozing.

Yangi bilimlarni shakllantirish (20min.)

1. "Nuklid" tushunchasi.

1. Izotoplar.

3.3 Nisbiy atom massasi.

3.3 Radioaktivlik haqida tushuncha.

“Nuklid” tushunchasi bilan tanishtiradi.

"Izotoplar" tushunchasiga ta'rif beradi, ta'riflarni konspektda qayd etishni taklif qiladi.

Kontseptsiyani beradiNisbiy atom massasi".

Radioaktivlik haqida tushuncha beradi.

Tushuntirishni tinglang

o'qituvchilar qiladi

tegishli yozuvlar

ish kitobida.

Tinglash, eslatma olish.

Tinglash, eslatma olish.

Tinglash, eslatma olish.

Yangi bilim va ko'nikmalarni qo'llash

(6 min.)

Yangi mavzuni mustahkamlash uchun savollar tuzadi.

Ular savollarga javob berishadi. Doskada va daftarda masalalar yechish.

Uyga vazifa (2 min.)

Uy vazifasini tushuntiradi.

yozib qo'ying Uy vazifasi kundalikda.

Reflektsiya (2 min.)

Talabalar tomonidan darsni baholashni tashkil etish, yangi materialni o'zlashtirishda o'z-o'zini baholash.

Darsni baholang, materialning o'zlashtirilishini o'z-o'zini baholang.

Darslar davomida.

Tashkiliy vaqt.

Bilimlarni yangilash.

2.1 Uy vazifasini tekshirish.

Birinchi talaba uchun savol:

Atom tuzilishining sayyoraviy modeli.

Qo'shimcha savol:

Yadroning zaryadi va quyidagi elementlar atomlaridagi elektronlar soni qancha:N, Al, Fe, Br, au?

Ikkinchi talaba uchun savol:

Atomni tavsiflash uchun qanday parametrlar mavjud?

Qo'shimcha savol:

D.I.Mendeleyevning davriy qonuni qanday formuladan iborat?

Uchinchi talaba uchun savol:

D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlarning davriy sistemasi qanday tuzilishga ega?

Qo'shimcha savol:

Qisqa vaqt ichida kimyoviy elementlarning xossalari qanday o'zgaradi?

2.1 Motivatsiya.

Tabiatda topilgan elementlarning aksariyati nisbiy atom massalari bilan farq qiluvchi bir necha turdagi atomlardan iborat. Misol: xlor tabiatda ikki turdagi atomlarning aralashmasi sifatida uchraydi, ularning birida yadroda 18, ikkinchisida 20 ta neytron mavjud.

Atomning har bir turi, ma'lum bir elementga mansubligidan qat'i nazar, nuklonlar soni (proton va neytronlar yig'indisi) bilan o'ziga xos tarzda tavsiflanadi. Shuning uchun atomlarning turlari soni elementlar sonidan oshadi.

Yangi bilimlarni shakllantirish.

Shunday qilib, biz darsimizning mavzusiga keldik: Nuklidlar va izotoplar. Radioaktivlik tabiati haqida tushuncha. Uni daftaringizga yozing.

1. Nuklidlar.

20-asr boshlarida olib borilgan tadqiqotlar Xuddi shu elementning atomlari har xil massaga ega bo'lishi mumkinligi aniqlandi. Bu ularning protonlari soni bir xil bo'lgan yadrolarida turli xil miqdordagi neytronlar bo'lishi mumkinligi bilan izohlanadi. Yadrodagi proton (Z) va neytronlarning (N) umumiy soni atomning (A) massa soni deb ataladi:

A = Z + N.

Massa soni amalda yadroning massasini aniqlaydi va shuning uchun

va butun atomning massasi, chunki elektronlar massasi ahamiyatsiz qismdir

atomning umumiy massasi.

Atom yadrosining zaryadi Z (ya'ni protonlar soni) va uning massa raqami A kimyoviy element belgisining chap tomonidagi raqamli indekslar bilan ko'rsatilgan -

ZR

masalan:

16 19 92

35 S,40 K,238 U

Keling, ta'rifni daftarga yozamiz:

Atom soni va massasining ma'lum bir qiymatiga ega bo'lgan atomlar turi

raqami chaqiriladinuklid.

Nuklidni belgilash uchun element nomi yoki uning belgisidan foydalaning, bu erda faqat massa raqami ko'rsatilgan: uglerod-12 yoki

12 16 32

FROM; kislorod-16 yoki O; oltingugurt-35 yoki S.

Har qanday nuklid uchun N neytronlar sonini farq bilan osongina hisoblash mumkin

N \u003d A - Z. Shunday qilib, oltingugurt nuklidi 35S yadrosida 19 neytronga ega (35 - 16 \u003d 19), kaliy nuklidi 40K esa 21 (40 - 19 \u003d 21) va uran nuklidi 238 ga ega.

U - 146 (238 - 92 = 146) neytronlar.

Olimlar oldida yana bir savol tug'ildi: nima uchun ko'pchilik elementlarning nisbiy atom massalari butun son emas, lekin ularning nuklidlarining massa raqamlari butun sonlar bilan ifodalanadi?

Izotoplarning kashf etilishi bu savolga javob berishga imkon berdi.

3.2 Izotoplar.

XX asr boshlarida. Tabiatdagi kimyoviy elementlarning aksariyati bir nechta nuklidlar shaklida mavjudligi isbotlangan. Shunday qilib, tabiiy litiy (Z = 3), yadrolarida 4 ta neytron bo'lgan nuklidlardan tashqari, neytronlar soni 3 bo'lgan nuklidlarga ega. Bunday nuklidlarning massa raqamlari mos ravishda 6 va 7 ga teng:

3 3

6 Liva7 Li

Bunday turdagi nuklidlar izotoplar deb ataladi.Keling, ta'rifni yozamiz (talabalar daftarlariga yozadilar):

izotoplar bir xil atom raqamiga ega nuklidlar deyiladi

o'lchovlar (ya'ni, yadrodagi protonlarning bir xil soni), lekin har xil massa

raqamlar. Shuning uchun nuklidlar

3 3

6 Liva7 Lilitiy izotoplari va nuklidlardir

1 1 1

1 H2 H2 Hvodorodning izotoplaridir. Boshqacha qilib aytganda, izotoplar bir xil element atomlarining navlari bo'lib, ularning yadrolarida turli xil miqdordagi neytronlar mavjud.

Tarjimada "izotoplar" so'zi yunoncha"bosib oluvchi" degan ma'noni anglatadi

bitta joy". Har qanday elementning izotoplari davriy jadvalda bir xil o'rinni egallaydi, chunki ular bir elementga tegishli. Binobarin, berilgan element izotoplarining kimyoviy xossalari ham bir xil bo'ladi. Endi biz kimyoviy elementga aniqroq ta'rif berishimiz mumkin.Keling, uni daftarga yozamiz (talabalar ta'rifni daftarga yozadilar):

Kimyoviy element - atomlar turi bir xil to'lov yadrolari.

Demak, berilgan kimyoviy elementning atomlari nuklidlardir

bir xil yadro zaryadiga ega (atom raqami).

3.3 Nisbiy atom massasi

Tabiatda ko'pchilik kimyoviy elementlar nuklidlar aralashmasi sifatida mavjud bo'lib, ularning har biri o'z qiymati bilan tavsiflanadi. massa raqami. Shuning uchun berilgan elementning nisbiy atom massasi uning nuklidlarining nisbiy atom massalarining o'rtacha qiymati hisoblanadi. Albatta, bu tabiiy aralashmadagi har bir nuklidning tarkibini hisobga oladi.

Endi nima uchun kaliyning nisbiy atom massasi argonnikidan kamroq ekanligi aniq. Kaliyda uning tabiiy atomlarining 93% dan ortig'i massa soni 39 ga teng, argonda esa tabiiy aralashmaning 99% argon-40 nuklidiga to'g'ri keladi. Shuning uchun kaliyning nisbiy atom massasi 39 ga, argonniki esa 40 ga yaqinroq. Biroq kaliy atomlari yadrosining zaryadi 19+, argon esa 18+ ga teng va shuning uchun ular jadvalga shunga muvofiq joylashtirilgan. kimyoviy elementning asosiy xarakteristikasi.

Kimyoviy elementning nisbiy atom massasining ta'rifini aniqlab, daftarga yozamiz.

Elementning nisbiy atom massasi - jismoniy miqdor, bu ma'lum bir kimyoviy element atomlarining o'rtacha massasi uglerod-12 nuklidi (12C) massasining 1/12 qismidan necha marta katta ekanligini ko'rsatadi.

Yuqoridagilarni umumlashtirib, biz yozishimiz mumkin:

Massa raqami = Yadrodagi nuklonlar soni.

Tartib raqam = Yadrodagi protonlar soni yoki atom qobig'idagi elektronlar soni.

Massa raqami va seriya raqami o'rtasidagi farq =neytronlar soni yadroda.

3.4 Radioaktivlik hodisasi.

Barcha nuklidlarni ikki turga bo'lish mumkin: barqaror va radioaktiv.

"Barqaror" nomining o'zi ma'lum bir nuklidning barqarorligi, ya'ni yadro tarkibini o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt davomida o'zgartirmasdan mavjud bo'lish qobiliyati haqida gapiradi. Atrofimizdagi moddalarni tashkil etuvchi nuklidlarning aksariyati barqarordir. Bular vodorod-1, kislorod-16, uglerod-12, litiy-6, litiy-7 va boshqalar.Bu nuklidlarning barqarorligi birinchi navbatda ularning yadrolarining barqarorligi bilan belgilanadi.

Yadroning barqarorligi faqat protonlar va neytronlar soni o'rtasidagi nisbatga bog'liq (har bir element uchun har xil). Agar bu nisbat ma'lum chegaralardan oshib ketsa, yadro (va u bilan birga atom) beqaror bo'ladi. U o'z-o'zidan parchalanib, boshqa elementlar atomlarining yadrolariga aylanadi. Bunday holda, turli zarralar chiqariladi. Bu hodisa radioaktivlikdir.

Bolalar, keling, ushbu ta'rifni yozamiz. Talabalar ta'rifni daftarlariga yozadilar.

radioaktivlik bo'lmaganlarning o'z-o'zidan o'zgarishi deyiladi.

barqaror atom yadrolari boshqa yadrolarga, turli zarrachalar emissiyasi bilan birga.

Masalan, radiy atomlarining yadrolari Ra-226 radon atomlari Rn-222 va geliy atomlarining yadrolari He-4 parchalanadi.(darslikning 48-betidagi 18-rasmga qarang):

226 222 4

Ra→ Rn+ U.

88 86 2

Radioaktiv parchalanishga qodir nuklidlar deyiladiradionuklidlar . Masalan, uran-238, yod-131, stronsiy-90, seziy-137 radionuklidlardir.

Radionuklidlarning barqarorligi yarim yemirilish davri bilan tavsiflanadi. Yarim yemirilish davri (t1/2) - bu elementning radioaktiv atomlari yadrolarining dastlabki sonining yarmi parchalanadigan vaqt. Shubhasiz, ikki yarim umrdan keyin chorak, uchdan keyin esa barcha mavjud radionuklidlarning sakkizdan bir qismi qoladi. Yarim yemirilish davri qanchalik uzoq bo'lsa, radionuklid shunchalik uzoq davom etadi va shunchalik uzoqroq bo'ladi

ga ta'siri muhit va bir kishi. Masalan, 1986 yil aprel oyidan boshlab, avariyadan keyin Chernobil atom elektr stantsiyasi yod-131 ning besh yuzdan ortiq yarimparchalanish davri allaqachon o'tgan (t1/2 = 8,5 kun) va u deyarli yo'q bo'lib ketgan. Shu bilan birga, seziy-137 (t1/2 taxminan 30 yil) va boshqa radionuklidlar ifloslangan hududlarda topilishda davom etmoqda.

Yangi bilimlarni qo'llash.

Bolalar, endi sizlar bilan o'tilgan materialni takrorlaymiz (o'quvchilar o'qituvchi bilan birgalikda savollarga javob berishadi).

Tushunchalarga ta’rif bering: “nuklid”, “izotoplar”, “kimyoviy element”,

"radioaktivlik".

16 17 3 4

Izotop nuklidlari yadrolarining tarkibini ko'rsating: a)O, O; b) U, U.

Yadrolarida 34, 36, 38, 40 ta neytron bo'lgan rux nuklidlarining belgilarini yozing.

234 235 238

Uran izotoplarining nuklidlari qanday farq qilishini tushuntiring92 U92 U92 U

Uy vazifasi.

§ 10 (og'zaki), ass. 5, 7, 10.

Reflektsiya.

Bolalar, sizga faollik yoqdimi? Darsga bo'lgan munosabatingizni kulgichlar shaklida chizing.

(N), yadro esa ma'lum energiya holatida (asosiy holat yoki izomer holatlardan biri).

Protonlar soni Z elementning atom raqami va yig'indisi A=Z+N - massa soni. Atom raqami bir xil bo'lgan (ya'ni, protonlar soni bir xil bo'lgan) nuklidlar izotoplar deb ataladi, bir xil massa soni izobarlar, bir xil miqdordagi neytronlar izotonlardir. Izotop atomlari bir xil kimyoviy elementning atomlaridir (masalan, kislorod-16, kislorod-17 va kislorod-18 kislorod izotoplarida protonlar soni bir xil, Z= 8, lekin neytronlar soni har xil, N= 8, 9 va 10). Bunday holda, bir xil elementning bir xil izotoplari turli nuklidlarni - izomerlarni ifodalashi mumkin; shuning uchun radioaktivlik bilan bog'liq hodisalarni tavsiflashda "nuklid" ("izotop" o'rniga) atamasini qo'llash afzalroqdir. Izobar atomlari turli xil kimyoviy elementlarga, masalan, azot-16, kislorod-16 va ftor-16; har bir izobar zanjirida (ya'ni berilgan massa soniga ega bo'lgan izobarlarning to'liq to'plamida) hammasi kimyoviy elementlar nuklidlarning izomerlik holatlari hisobga olinmasa, farqlanadi. Shunday qilib, bilan izobar zanjirda A= 6 4 ta nuklid ma'lum: vodorod-6 c N= 5 va Z= 1, geliy-6 (4, 2), litiy-6 (3, 3) va berilliy-6 (2, 4); nazariy jihatdan bor-6 ham mavjud bo'lishi mumkin (1, 5), lekin u tajribada kuzatilmagan.

Radionuklidlar orasida qisqa muddatli va uzoq umr ko'radiganlar ajralib turadi. Er yuzida paydo bo'lganidan beri mavjud bo'lgan radionuklidlar ko'pincha deyiladi tabiiy uzoq umr ko'radi, yoki birlamchi radionuklidlar; bunday nuklidlarning yarim yemirilish davri 5·10 8 yildan oshadi. Har bir element uchun radionuklidlar sun'iy ravishda olingan; atom raqami (ya'ni protonlar soni) "sehrli raqamlar" dan biriga yaqin bo'lgan elementlar uchun ma'lum bo'lgan nuklidlar soni bir necha o'nga etishi mumkin. Ma'lum bo'lgan nuklidlarning eng ko'p soni - 46 - (izomerik holatlar bundan mustasno). Ba'zi elementlarda faqat bitta barqaror nuklid mavjud (monoizotopik elementlar, masalan, oltin va kobalt) va qalayda barqaror nuklidlarning maksimal soni - 10 ta. Ko'pgina elementlarda barcha nuklidlar radioaktivdir (atom raqami qo'rg'oshinnikidan kattaroq bo'lgan barcha elementlar, shuningdek texnetiy va prometiy). Har bir massa soni 0 dan 3 gacha barqaror nuklidlarga, neytronlar soni esa 0 dan 6 gacha. Barcha ma'lum nuklidlarning umumiy soni 3100 dan oshadi (izomerlardan tashqari; bugungi kunda 1000 ga yaqin nuklidlar asosiy shtatlarda ma'lum bo'lib, ular uchun mavjud yarim yemirilish davri 0,1 mks dan ortiq bo'lgan bir yoki bir nechta metastabil qo'zg'aluvchan holatlar).

Ko'pgina nuklidlar (shu jumladan barqaror) uchun radioaktivlikning u yoki bu turi bashorat qilingan, ammo aslida u juda uzoq yarimparchalanish davri tufayli kuzatilmaydi. Xususan, har qanday berilgan massa soni uchun A faqat bitta beta-barqaror nuklid bo'lishi mumkin, bu ma'lum izobarik zanjirdagi global energiya minimaliga mos keladi. Berilgan boshqa nuklidlar uchun A normal yoki ikki tomonlama beta parchalanishiga kinematik jihatdan ruxsat beriladi (shu jumladan b - , b + yoki

yadrolarda Z va N). Bu nom nuklidni belgilash uchun ishlatiladi. elementda A qiymati defis orqali Kromga biriktiriladi (masalan, kislorod-16, yod-131, uran-235) yoki kimyoviy belgi. element, yuqori chapdagi Qrimning yonida A ni ko'rsatadi (16 O, 131 I, 235 U). Nuklidning (a.m.u.) da ifodalangan massasi A ga yaxlitlanadi (faqat bitta nuklid, 12 C, a.m.da butun massa qiymatiga ega va aynan 12 ga teng). Ayrim nuklidlar massalarining aniq qiymatlari eksperimental usul bilan aniqlanadi. Asosan, har bir nuklidning massasi yadrolarning bir qismi bo'lgan massalar yig'indisiga va yadrodagi bog'lanish energiyasiga mos keladigan massani (ma s s deb ataladigan nuqson) minusga tengdir. elektron qobig'ini hosil qilish, yadro bilan bog'lanish energiyasiga mos keladigan minus massa. Engil elementlarning nuklidlari uchun massalar odatda biroz kamroq (masalan, 16 O ning massasi 15,99491464 a.m.u.), og'ir elementlarning nuklidlari uchun massalar bo'lishi mumkin. biroz kattaroq (masalan, 232 Th massasi 232,038053805 a.m.u.).

H Uklidlar barqaror va radioaktiv () ga bo'linadi. Juft Z bo'lgan har bir element (Z = 82 gacha) 2 yoki undan ortiq barqaror tabiiy nuklidlarga ega, toq Z bo'lgan elementlar bo'lishi mumkin. 1 yoki ko'pi bilan 2 ta barqaror nuklid; Ts (Z = 43), Pm (Z = 61) "toq" elementlar va Z >= 85 bo'lgan barcha "toq" elementlarning barqaror nuklidlari yo'q, barcha nuklidlar radioaktivdir. Jami barqaror nuklidlar taxminan. 270; hammasidan yaxshi. 50 tasi tabiatda uchraydi, qolgani (taxminan 1700 yil) sunʼiy yoʻl bilan olingan. Hozirgi vaqtda deyarli barcha elementlar uchun ma'lum. Mn. barqaror va radioaktiv nuklidlar () sifatida ishlatiladi. SSSRda, taxminan. 140 va katta raqam ma'lum barqaror nuklidlar bilan mustahkamlangan preparatlar.

Nuklidlar sistematikasi uchun dek. grafik shakllar; maks. Germaniya Federativ Respublikasi olimlari tomonidan ishlab chiqilgan nuklidlar jadvali va xususan, "Fizika ensiklopediyasi" (nashriyot uyi) 3-v.da keltirilgan. Sovet entsiklopediyasi", M., 1991). Xarakteristikalarni eksperimental aniqlashning eng ishonchli natijalari nashrda keltirilgan: "Dekompozitsiya sxemalari. Energiya va radiatsiya intensivligi". Radiatsiyadan himoya qilish bo'yicha 38-Xalqaro komissiyaning nashri (ICRP: 2 soat ichida, 4 kitob, ingliz tilidan tarjima qilingan, M., 1987). Alohida barqaror nuklidlar massalarining aniq qiymatlari va ularning ma'lumotlari tabiatdagi mo'l-ko'lchilik nashrda mavjud (qarang: "Pure and Appl. Chem.", 1984, v. 56, No. 6, p. 695-768).

H deb ataladigan bir elementning uklidlari. ; turli nuklidlar. b a r va m va ga yaqin A-i z qiymatlari bir xil bo'lgan elementlar. Ikki yoki hatto uchta barqaror bo'lishi mumkin (masalan, 96 Zr, 96 Mo va 96 Ru). Bog'lanish energiyasi va yadrolardagi farqlar tufayli individning massalarining aniq qiymatlari bir-biridan farq qiladi. Har xil nuklidlar. bir xil qiymatga ega elementlar N deb ataladi. izotoonlar (masalan, 95 Mo, 96 Tc, 97 Ru).

Taxminan 20-25 gacha bo'lgan Z bo'lgan barqaror nuklidlarning yadrolari uchun bu raqam taxminan raqamga teng bo'ladi, chunki barqaror nuklidlar uchun Z yanada ortib boradi, yadrodagi sonning raqamga nisbati asta-sekin 1,5 ga oshadi. Bundan kattaroq sonni o'z ichiga olgan nuklidlarning yadrolari ma'lum elementning barqaror yadrolariga to'g'ri keladi, radioaktiv parchalanish paytida odatda b - zarrachalarni chiqaradi va Z 1 ga ortadi; nuklidlarning yadrolari, kamaygan, m.b. ikkalasi ham b + -radioaktiv va elektron tutilishdan o'tadi, Z esa 1 ga kamayadi (qarang).

Yer qobig'ida nuklidlarning tarqalishi ko'plab omillarga bog'liq. yadrolarning barqarorligini belgilovchi omillar (ulardagi bog'lanish energiyalari) va asl nusxadan. bu nuklidlar hosil bo'lgan sharoitlar. Naib. 16 O er qobig'ida keng tarqalgan bo'lib, uning yadrolarida 8 va va "qo'sh sehr" mavjud. Tabiatda aralashmalar