СТРОЕНИЕ АТОМА СТРОЕНИЕ АТОМА

Развитие представлений о строении атома Развитие представлений о строении атома

Модель атома томпсона

Планетарная модель атома Резерфорда

Атомное ядро Атомное ядро

Атомным ядром называется центральная часть атома, занимающая лишь триллионную до- лю его объема, но в которой сосредоточено более 99,9 его массы. Оно имеет форму, близкую к сферической или слабо вытянутой эллипсоидаль- ной. Объем его пропорционален массе, т.е. пло- тность почти постоянна и очень высока (около кг/м 3 ), а радиус возрастает от самых лег- ких ядер к самым тяжелым с до м. Атомное ядро несет положительный заряд, кратный абсолютной величине электронного заряда.

Простейшими ядерными превращениями яв- ляются - и -распад, когда в начальном состоянии существует одна частица – «материнское ядро», а в конечном - две, продукты распада. Существуют и ядерными более сложные процессы, называемые ядерными реакциями реакциями, когда сталкиваются два атомных ядра, а в результате образуются одно или более с перерас- пределением нуклонов между продуктами реакции. Между ядерными и химическими реакциями существует определенная аналогия, поэтому отрасль ядерной физики, занимающуюся изучением реакций, иногда называют ядерной химией.

N УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОН ЯДРО N N N N N N N N N N N N N

НЕЙТРОН ЯДРО N N N N N N N N N N N N N НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ КВАНТ N

ЯДРО Возбужденноеядро ЯДРО - ИЗОТОП НЕЙТРОН КВАНТ РАДИАЦИОННЫЙ ЗАХВАТ N N N N N N N

ЯДРО N N N N N N N N ВОЗБУЖДЕННОЕ ЯДРО N N N N N N N Осколоки кванты Деление ядра Первичный нейтрон Первичный нейтрон Нейтроны деления N

Уран

Самый тяжелый элемент, встречающийся в 92-й природе в заметных количествах – 92-й элемент уран – уран, у которого известны три природных изо- 234 U 235 U 238 U топа – 234 U, 235 U, 238 U. Однако искусственно можно получить эле- Z менты с большими значениями Z, которые в таб- лице элементов должны располагаться за ураном. Они называются трансурановыми элементами трансурановыми элементами. Трансурановые элементы

Процессы получения трансурановых элементов Процессы получения трансурановых элементов

Последовательный захват нейтронов

98-гокалифорния Идя по этому пути дальше, можно получить еще более далекие трансурановые элементы. При длительном облучении в реакторе удается продвинуться вплоть до 98-го элемента - калифорния. Pu 238 U Однако с каждым новым этапом количество полу- чаемого вещества резко уменьшается. За год облучения в ядерном реакторе в Pu удается превратить около 1% 238 U. Примерно такой же выход даст и каждое следую- щее звено данного процесса. АZ Кроме того, с повышением А и Z начинает все сильнее сказываться конкурирующая роль -распадов и спонтанного (самопроизвольного) деления. Поэтому для получения очень далеких трансурановых элементов данный процесс оказывается непригодным.

Реакция с заряженными частицами Z В отличие от нейтрона тяжелая заряжен- ная частица, попадая в ядро, вносит в него свой электрический заряд и тем самым непосредственно изменяет значение Z. n 92 U 238 Pu Am 195 Pu 241 Так, например, в реакции (, n ) на 92 U 238 сразу получается Pu 241, тут же распадаю- щийся в 24 Am 195, тогда как по первому способу для получения того же Pu 241 потре- бовалось три последовательных захвата нейтронов и два акта -распада.

Трансактиноидные элементы

Ядра с Z = были открыты до 1986 года. Z = 105 DubniumDb Учитывая заслуги исследователей из Дубны в от- крытии большого числа изотопов тяжелых элементов ( ), в 1997 году решением Генеральной Ассам- блеи чистой и прикладной химии элементу с Z = 105 было присвоено имя Dubnium (Db). Новый этап в исследовании сверхтяжелых ядер на- чался в 1994 году, когда была существенно повышена эффективность регистрации и усовершенствована ме- тодика наблюдения сверхтяжелых ядер – были обнару- жены изотопы 110, 111 и 112 элементов. В настоящее время существует информация о реги- страции ядер 114, 116 и даже 118 элементов.

Свойства трансурановых элементов ториялоуренсиемZ=103 актиноидами В химическом отношении все элементы, начиная с тория и кончая лоуренсием ( Z=103 ), образуют группу очень сходных по своим свойствам элементов. По аналогии с группой лантаноидов эта группа называется актиноидами, поскольку они размещаются в одной клетке периодической системы вслед за элементом актинием. Все актиноиды - типичные металлы. Не смотря на значительное сходство, химические свойства актиноидов имеют и некоторые различия, что позволяет чисто химическими методами отделять их друг от друга. 104-йкурчатовий 104-й элемент - курчатовий стоит уже в следующей клеточке таблицы элементов и по своим свойствам аналогичен таким элементам, как Ti, Zr, Hf.

Распределение энергии деления урана (МэВ):

Человечество научилось использовать цепную реакцию деления тяжелых ядер двумя путями: в виде управляемой цепной реакции, реализованной в атомном реакторе для полу- чения энергии; в виде неуправляемой цепной реакции, реализованной в ядерной бомбе для военного применения.