Строение атомного ядра.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно зар. частиц – электронов, составляющих его электронную оболочку. Размеры атома определяются размерами его электронной оболочки и составляют 10–8 см. Атомное ядро – центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся его масса (99,95%) Размеры ядер 10-12см, что на четыре порядка меньше диаметра атома.
Протон – положительно заряженная частица.
Нейтрон – отрицательно заряженная частица.
Различные типы ядер часто называют нуклидами. Нуклиды с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов называют изотопами.
Заряд ядра равен количеству протонов и соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.
Спин ядра, электрический и магнитный моменты ядер.
Любое вращающееся тело обладает моментом движения относительно своего центра масс - это собственный момент тела, или спин. Спин ядра будет полуцелым при нечетном числе нуклонов и целым или нулевым – при четном числе.
|
|
Каждое ядро с ненулевым спином обладает магнитным дипольным моментом, характеризующим взаимодействие ядра с однородным внешним магнитным полем (аналогичен характеристике стрелки компаса).
Электрические моменты ядер обусловлены распределением электрических зарядов и определяют взаимодействие ядер с внешним электрическим полем.
Как проявляются дипольные моменты? Если поместить ядро с ненулевым спином во внешнее магнитное поле, то магнитный момент такого ядра взаимодействует с электронными моментами электронной оболочки. Это приводит к расщеплению электронных уровней.
6 Радиоактивные семейства.
При α - и β -радиоактивном распаде дочернее ядро также может оказаться нестабильным. Поэтому возможны серии последовательных радиоактивных распадов, которые заканчиваются образованием стабильных ядер.
В природе существует несколько таких серий (семейств). Это серии урана 238U и 358U и серия тория 232 Th.
Наиболее длинной является серия 238U,состоящая из 14 последовательных распадов - 8 α-распадов и 6 β-распадов.
Известна также серия, которая начинается с нептуния-237, не обнаруженного в естественных условиях, и заканчивается на висмуте-209. Эта серия радиоактивных распадов возникает в ядерных реакторах.
Интересным применением радиоактивности является метод датирования археологических и геологических находок по концентрации радиоактивных изотопов. Путем точного измерения относительной концентрации радиоактивного углерода в останках древних организмов можно определить время их гибели.
|
|
7 Закон радиоактивного распада.
Так как радиоактивный распад имеет случайный характер и не зависит от внешних условий, то закон убывания количества нераспавшихся к данному моменту времени ядер может служить важной статистической характеристикой процесса радиоактивного распада.
Пусть за малый промежуток времени Δt количество нераспавшихся ядер N(t) изменилось на ΔN < 0. Так как вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, что число распадов будет пропорционально количеству ядер N(t) и промежутку времени Δt: ΔN = –λN(t) Δt.
Для практического использования закон радиоактивного распада удобно записать :N (t) = N0 · 2–t/T. Где N0 – начальное число радиоактивных ядер при t = 0. Величина T называется периодом полураспада.
Величина T называется периодом полураспада.
11 Электронные спектры атомов и молекул.
Все переходы электронов с одного энергетического уровня на другой связаны с выделением или поглощением электромагнитного излучения определенных частот, составляющих спектр молекул данного вида.
Электронные переходы в атомах связаны с наибольшим изменением энергии и проявляются в видимой, ультрафиолетовой и рентгеновской части спектра. Электроны внутренних оболочек, переходя с уровня на уровень, испускают в рентгеновской и ультрафиолетовой областям спектра. Внешние (валентные) электроны, переходя с уровня на уровень, испускают или поглощают излучение в ультрафиолетовой видимой и ближней инфракрасных областях спектра.
Электронные спектры изучаются с помощью спектральных приборов со стеклянной (видимая область) и кварцевой (УФ область) оптикой. Особо широкое распространение получили методы инфракрасной спектроскопии - одни из наиболее эффективных оптических методов изучения строения молекул