Energi ikat merupakan konsep penting dalam kimia. Ini menentukan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan kovalen antara dua atom gas. Konsep ini tidak berlaku untuk ikatan ionik. Ketika dua atom bergabung membentuk sebuah molekul, Anda dapat menentukan seberapa kuat ikatan di antara keduanya - cari saja energi yang perlu dikeluarkan untuk memutuskan ikatan ini. Ingatlah bahwa satu atom tidak memiliki energi pengikatan; energi ini mencirikan kekuatan ikatan antara dua atom dalam suatu molekul. Untuk menghitung energi ikat suatu reaksi kimia, cukup tentukan jumlah total ikatan yang putus dan kurangi jumlah ikatan yang terbentuk darinya.

Langkah

Bagian 1

Tulis persamaan untuk menghitung energi ikat. Menurut definisinya, energi ikat adalah jumlah ikatan putus dikurangi jumlah ikatan terbentuk: ΔH = ∑H (ikatan putus) - ∑H (ikatan terbentuk). ΔH menunjukkan perubahan energi ikat, juga disebut entalpi pengikatan, dan ∑H menunjukkan jumlah energi pengikatan untuk kedua sisi persamaan reaksi kimia.

Tuliskan persamaan kimianya dan tunjukkan semua hubungan antara masing-masing unsur. Jika persamaan reaksi diberikan dalam bentuk simbol dan angka kimia, ada baiknya untuk menulis ulang persamaan tersebut dan menunjukkan semua ikatan antar atom. Notasi visual ini akan memudahkan Anda menghitung ikatan yang putus dan terbentuk selama reaksi tertentu.

Pelajari aturan menghitung ikatan putus dan terbentuk. Dalam kebanyakan kasus, perhitungan menggunakan energi ikat rata-rata. Ikatan yang sama dapat memiliki energi yang sedikit berbeda tergantung pada molekul tertentu, sehingga energi ikatan rata-rata biasanya digunakan. .

• Putusnya ikatan kimia tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga dianggap sebagai satu ikatan putus. Meskipun ikatan-ikatan ini mempunyai energi yang berbeda-beda, dalam setiap kasus, satu ikatan dianggap putus.
• Hal yang sama berlaku untuk pembentukan ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga. Setiap kasus tersebut dianggap sebagai pembentukan satu koneksi baru.
• Dalam contoh kita, semua obligasi bersifat tunggal.

1. Tentukan ikatan mana yang putus pada ruas kiri persamaan. Sisi kiri persamaan kimia berisi reaktan dan mewakili semua ikatan yang putus akibat reaksi. Ini adalah proses endotermik, artinya energi tertentu harus dikeluarkan untuk memutus ikatan kimia.

   • Dalam contoh kita, ruas kiri persamaan reaksi mengandung satu ikatan H-H dan satu ikatan Br-Br.

2. Hitung jumlah ikatan yang terbentuk di ruas kanan persamaan. Produk reaksi ditunjukkan di sebelah kanan. Bagian persamaan ini mewakili semua ikatan yang terbentuk akibat reaksi kimia. Ini merupakan proses eksotermik dan melepaskan energi (biasanya dalam bentuk panas).

   • Dalam contoh kita, ruas kanan persamaan mengandung dua ikatan H-Br.

   Bagian 2

   Hitung energi ikat

   1. Temukan nilai energi ikat yang diperlukan. Ada banyak tabel yang memberikan nilai energi ikat untuk berbagai macam senyawa. Tabel tersebut dapat ditemukan di Internet atau di buku referensi kimia. Harus diingat bahwa energi pengikatan selalu diberikan untuk molekul dalam keadaan gas.

   2. Kalikan nilai energi ikat dengan jumlah ikatan putus. Dalam beberapa reaksi, satu ikatan dapat diputus beberapa kali. Misalnya, jika suatu molekul terdiri dari 4 atom hidrogen, maka energi ikat hidrogen harus diperhitungkan 4 kali, yaitu dikalikan 4.

      • Dalam contoh kita, setiap molekul memiliki satu ikatan, sehingga nilai energi ikatan dikalikan dengan 1.
      • H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
      • Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol

   3. Tambahkan semua energi dari ikatan yang putus. Setelah Anda mengalikan energi ikatan dengan jumlah ikatan yang sesuai di sisi kiri persamaan, Anda perlu mencari totalnya.

      • Mari kita cari energi total ikatan putus dengan contoh kita: H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.

Benar-benar semua zat kimia terdiri dari sekumpulan proton dan neutron tertentu. Mereka disatukan karena fakta bahwa energi ikat inti atom ada di dalam partikel.

Ciri khas gaya tarik menarik nuklir adalah kekuatannya yang sangat tinggi pada jarak yang relatif kecil (sekitar 10 -13 cm). Ketika jarak antar partikel bertambah, gaya tarik menarik di dalam atom melemah.

Penalaran tentang energi ikat di dalam inti atom

Jika kita membayangkan ada cara untuk memisahkan proton dan neutron dari inti atom secara bergantian dan menempatkannya pada jarak sedemikian rupa sehingga energi ikat inti atom berhenti bekerja, maka ini pasti merupakan kerja keras. Untuk mengekstrak komponen-komponennya dari inti atom, seseorang harus mencoba mengatasi gaya intra-atom. Upaya ini akan mengarah pada pemecahan atom menjadi nukleon yang dikandungnya. Oleh karena itu, kita dapat menilai bahwa energi inti atom lebih kecil daripada energi partikel penyusunnya.

Apakah massa partikel intra-atom sama dengan massa atom?

Sudah pada tahun 1919, para peneliti belajar mengukur massa inti atom. Paling sering, ia “ditimbang” menggunakan instrumen teknis khusus yang disebut spektrometer massa. Prinsip pengoperasian perangkat tersebut adalah membandingkan karakteristik pergerakan partikel dengan massa berbeda. Selain itu, partikel tersebut memiliki muatan listrik yang sama. Perhitungan menunjukkan bahwa partikel-partikel yang memiliki massa berbeda bergerak dalam lintasan yang berbeda.

Ilmuwan modern telah menentukan dengan sangat akurat massa semua inti atom, serta proton dan neutron penyusunnya. Jika kita membandingkan massa inti tertentu dengan jumlah massa partikel yang dikandungnya, ternyata massa inti akan lebih besar daripada massa masing-masing proton dan neutron. Perbedaan ini akan menjadi sekitar 1% untuk bahan kimia tertentu. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa energi ikat inti atom adalah 1% dari energi diamnya.

Sifat-sifat kekuatan intranuklir

Neutron yang berada di dalam inti atom saling tolak menolak oleh gaya Coulomb. Tetapi atom tidak hancur. Hal ini difasilitasi oleh adanya gaya tarik menarik antar partikel dalam suatu atom. Gaya-gaya yang bersifat selain listrik disebut nuklir. Dan interaksi neutron dan proton disebut interaksi kuat.

Secara singkat sifat-sifat gaya nuklir adalah sebagai berikut:

• ini adalah independensi biaya;
• tindakan hanya dalam jarak pendek;
• serta saturasi, yang mengacu pada retensi hanya sejumlah nukleon tertentu yang berdekatan satu sama lain.

Menurut hukum kekekalan energi, ketika partikel-partikel nuklir bergabung, energi dilepaskan dalam bentuk radiasi.

Energi ikat inti atom: rumus

Untuk perhitungan di atas, digunakan rumus yang berlaku umum:

Est=(Z·m p +(A-Z)·m n -MSAYA)·c²

Di bawah ini Est mengacu pada energi ikat inti; Dengan- kecepatan cahaya; Z-jumlah proton; (A-Z) - jumlah neutron; m hal menunjukkan massa proton; A M N- massa neutron. saya menunjukkan massa inti atom.

Energi dalam inti berbagai zat

Untuk menentukan energi ikat suatu inti, digunakan rumus yang sama. Energi ikat yang dihitung dengan rumus seperti yang disebutkan sebelumnya tidak lebih dari 1% dari total energi atom atau energi diam. Namun jika dicermati, ternyata angka tersebut berfluktuasi cukup kuat ketika berpindah dari satu zat ke zat lainnya. Jika Anda mencoba menentukan nilai pastinya, nilai tersebut akan berbeda terutama untuk inti ringan.

Misalnya, energi ikat di dalam atom hidrogen adalah nol karena hanya mengandung satu proton. Energi ikat inti helium adalah 0,74%. Untuk inti suatu zat yang disebut tritium, angkanya adalah 0,27%. Oksigen memiliki 0,85%. Dalam inti dengan sekitar enam puluh nukleon, energi ikatan intraatomik akan menjadi sekitar 0,92%. Untuk inti atom dengan massa lebih besar, angka ini secara bertahap akan berkurang menjadi 0,78%.

Untuk menentukan energi ikat inti helium, tritium, oksigen, atau zat lainnya, rumus yang sama digunakan.

Jenis Proton dan Neutron

Alasan utama perbedaan tersebut dapat dijelaskan. Para ilmuwan telah menemukan bahwa semua nukleon yang terkandung di dalam nukleus terbagi menjadi dua kategori: permukaan dan internal. Nukleon dalam adalah nukleon yang dikelilingi oleh proton dan neutron lain di semua sisinya. Yang dangkal hanya dikelilingi oleh mereka dari dalam.

Energi ikat inti atom merupakan gaya yang lebih terasa pada nukleon bagian dalam. Omong-omong, hal serupa terjadi dengan tegangan permukaan berbagai cairan.

Berapa banyak nukleon yang dapat ditampung dalam sebuah inti

Ditemukan bahwa jumlah nukleon internal sangat kecil pada inti ringan. Dan bagi nukleon yang termasuk dalam kategori paling ringan, hampir semua nukleon dianggap sebagai nukleon permukaan. Dipercaya bahwa energi ikat inti atom adalah besaran yang akan meningkat seiring dengan jumlah proton dan neutron. Namun pertumbuhan ini pun tidak dapat berlanjut tanpa batas waktu. Dengan jumlah nukleon tertentu - yaitu dari 50 hingga 60 - gaya lain ikut berperan - tolakan listriknya. Itu terjadi bahkan tanpa adanya energi pengikat di dalam nukleus.

Energi pengikatan inti atom pada berbagai zat digunakan oleh para ilmuwan untuk melepaskan energi nuklir.

Banyak ilmuwan selalu tertarik dengan pertanyaan: dari manakah energi berasal ketika inti yang lebih ringan bergabung menjadi inti yang lebih berat? Faktanya, situasi ini mirip dengan fisi atom. Dalam proses fusi inti ringan, seperti yang terjadi pada fisi inti berat, inti jenis yang lebih tahan lama selalu terbentuk. Untuk “mendapatkan” semua nukleon yang dikandungnya dari inti ringan, diperlukan energi yang lebih sedikit daripada energi yang dilepaskan saat keduanya bergabung. Hal sebaliknya juga benar. Faktanya, energi fusi per satuan massa tertentu mungkin lebih besar daripada energi spesifik fisi.

Ilmuwan yang mempelajari proses fisi nuklir

Proses tersebut ditemukan oleh ilmuwan Hahn dan Strassman pada tahun 1938. Di Universitas Kimia Berlin, para peneliti menemukan bahwa dalam proses pemboman uranium dengan neutron lain, ia berubah menjadi unsur yang lebih ringan yang berada di tengah-tengah tabel periodik.

Lise Meitner juga memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pengembangan bidang pengetahuan ini, yang pernah diundang oleh Hahn untuk mempelajari radioaktivitas bersama. Hahn mengizinkan Meitner bekerja hanya dengan syarat dia akan melakukan penelitiannya di ruang bawah tanah dan tidak pernah naik ke lantai atas, yang merupakan fakta diskriminasi. Namun, hal ini tidak menghalanginya untuk mencapai kesuksesan signifikan dalam penelitian inti atom.

15. Contoh pemecahan masalah

1. Hitung massa inti isotop.

Larutan. Mari kita gunakan rumusnya

.

Massa atom oksigen
=15,9949 sma;

itu. Hampir seluruh berat atom terkonsentrasi di dalam inti.

2. Hitung cacat massa dan energi ikat nuklir 3 Li 7 .

Larutan. Massa inti selalu lebih kecil dari jumlah massa proton dan neutron bebas (terletak di luar inti) yang membentuk inti. Cacat massa inti ( M) dan merupakan selisih antara jumlah massa nukleon bebas (proton dan neutron) dan massa inti, yaitu.

Di mana Z– nomor atom (jumlah proton dalam inti); A– nomor massa (jumlah nukleon penyusun inti); M P , M N , M– masing-masing, massa proton, neutron, dan inti.

Tabel referensi selalu memberikan massa atom netral, tetapi tidak inti atom, sehingga disarankan untuk mengubah rumus (1) agar mencakup massa M atom netral.

,

.

Menyatakan massa inti dalam persamaan (1) menurut rumus terakhir, kita peroleh

,

Memperhatikan itu M P +m e =M H, Di mana M H– massa atom hidrogen, akhirnya kita akan menemukannya

Mengganti nilai numerik massa ke dalam ekspresi (2) (sesuai dengan data dalam tabel referensi), kita memperoleh

Energi komunikasi
inti adalah energi yang dilepaskan dalam satu bentuk atau lainnya selama pembentukan inti dari nukleon bebas.

Sesuai dengan hukum proporsionalitas massa dan energi

(3)

Di mana Dengan– kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

Faktor proporsionalitas Dengan 2 dapat diungkapkan dalam dua cara: atau

Jika kita menghitung energi ikat menggunakan satuan ekstrasistemik, maka

Mengingat hal ini, rumus (3) akan berbentuk

(4)

Mengganti nilai cacat massa inti yang ditemukan sebelumnya ke dalam rumus (4), kita memperoleh

3. Dua partikel elementer - proton dan antiproton, memiliki massa
Setiap kg, jika digabungkan, berubah menjadi dua kuanta gamma. Berapa banyak energi yang dilepaskan dalam kasus ini?

Larutan. Menemukan energi kuantum gamma menggunakan rumus Einstein
, di mana c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa.

4. Tentukan energi yang diperlukan untuk memisahkan inti 10 Ne 20 menjadi inti karbon 6 C 12 dan dua partikel alfa, jika diketahui energi ikat spesifik inti 10 Ne 20; 6 C 12 dan 2 He 4 masing-masing sama: 8,03; 7,68 dan 7,07 MeV per nukleon.

Larutan. Selama pembentukan inti 10 Ne 20, energi akan dilepaskan dari nukleon bebas:

W Ne = W c y ·A = 8,03 20 = 160,6 MeV.

Oleh karena itu, untuk inti 6 12 C dan dua inti 2 4 He:

W c = 7,68 12 = 92,16 MeV,

WHe = 7,07·8 = 56,56 MeV.

Kemudian, selama pembentukan 10 20 Ne dari dua inti 2 4 He dan inti 6 12 C, energi akan dilepaskan:

W = W Ne – W c – W Dia

W= 160,6 – 92,16 – 56,56 = 11,88 MeV.

Energi yang sama harus dikeluarkan untuk proses pembelahan inti 10 20 Ne menjadi 6 12 C dan 2 2 4 H.

Menjawab. E = 11,88 MeV.

5 . Carilah energi ikat inti atom aluminium 13 Al 27, carilah energi ikat spesifiknya.

Larutan. Inti 13 Al 27 terdiri dari proton Z=13 dan

A-Z = 27 - 13 neutron.

Massa inti adalah

m i = m pada - Z·m e = 27/6.02·10 26 -13·9.1·10 -31 = 4.484·10 -26 kg=

27.012 sma

Cacat massa inti sama dengan ∆m = Z m p + (A-Z) m n - m i

Nilai numerik

∆m = 13·1,00759 + 14×1,00899 - 26,99010 = 0,23443 sma

Energi ikat Wst = 931,5 ∆m = 931,5 0,23443 = 218,37 MeV

Energi ikat spesifik Wsp = 218,37/27 = 8,08 MeV/nukleon.

Menjawab: energi ikat Wb = 218,37 MeV; energi ikat spesifik Wsp = 8,08 MeV/nukleon.

16. Reaksi nuklir

Reaksi nuklir adalah proses transformasi inti atom yang disebabkan oleh interaksinya satu sama lain atau dengan partikel elementer.

Saat menulis reaksi nuklir, jumlah partikel awal ditulis di sebelah kiri, kemudian diberi tanda panah, diikuti dengan jumlah produk akhir. Misalnya,

Reaksi yang sama dapat ditulis dalam bentuk simbol yang lebih pendek

Saat mempertimbangkan reaksi nuklir, tepat sekali hukum konservasi: energi, impuls, momentum sudut, muatan listrik dan lain-lain. Jika hanya neutron, proton, dan kuanta yang muncul sebagai partikel elementer dalam reaksi nuklir, maka jumlah nukleon juga dipertahankan selama reaksi. Maka keseimbangan neutron dan keseimbangan proton pada keadaan awal dan akhir harus diperhatikan. Untuk reaksi
kita mendapatkan:

Jumlah proton 3+1 = 0+4;

Jumlah neutron 4 + 0 = 1 + 3.

Dengan menggunakan aturan ini, Anda dapat mengidentifikasi salah satu peserta dalam reaksi, mengetahui yang lain. Peserta yang cukup sering dalam reaksi nuklir adalah α – partikel (
- inti helium), deuteron (
- inti isotop hidrogen berat, selain mengandung proton, satu neutron) dan triton (
- inti isotop hidrogen superberat yang mengandung, selain proton, dua neutron).

Perbedaan antara energi diam partikel awal dan akhir menentukan energi reaksi. Ini bisa lebih besar dari nol atau kurang dari nol. Dalam bentuk yang lebih lengkap, reaksi yang dibahas di atas dituliskan sebagai berikut:

Di mana Q– energi reaksi. Untuk menghitungnya menggunakan tabel sifat nuklir, bandingkan perbedaan antara massa total peserta awal reaksi dan massa total produk reaksi. Perbedaan massa yang dihasilkan (biasanya dinyatakan dalam sma) kemudian diubah menjadi satuan energi (1 sma setara dengan 931,5 MeV).

17. Contoh pemecahan masalah

1. Tentukan unsur tak dikenal yang terbentuk selama pemboman inti isotop aluminium Al-partikel, jika diketahui salah satu produk reaksinya adalah neutron.

Larutan. Mari kita tuliskan reaksi nuklirnya:

Al+ 
X+n.

Menurut hukum kekekalan bilangan massa: 27+4 = SEBUAH+1. Oleh karena itu nomor massa unsur yang tidak diketahui SEBUAH = 30. Demikian pula menurut hukum kekekalan muatan 13+2 = Z+0 Dan Z = 15.

Dari tabel periodik kita menemukan bahwa ini adalah isotop fosfor R.

2. Reaksi nuklir apa yang dituliskan persamaannya

?

Larutan. Angka-angka di sebelah lambang suatu unsur kimia berarti: di bawah adalah nomor unsur kimia tersebut dalam tabel D.I. Mendeleev (atau muatan suatu partikel), dan di atas adalah nomor massa, yaitu. jumlah nukleon dalam inti (proton dan neutron bersama-sama). Berdasarkan tabel periodik, kita memperhatikan bahwa unsur boron B berada di peringkat kelima, helium He di peringkat kedua, dan nitrogen N di peringkat ketujuh - neutron. Artinya reaksinya dapat dibaca sebagai berikut: inti atom boron dengan nomor massa 11 (boron-11) setelah ditangkap
- partikel (satu inti atom helium) memancarkan neutron dan berubah menjadi inti atom nitrogen dengan nomor massa 14 (nitrogen-14).

3. Saat menyinari inti aluminium – 27 keras – inti magnesium dibentuk oleh kuanta – 26. Partikel manakah yang dilepaskan dalam reaksi ini? Tuliskan persamaan reaksi nuklirnya.

Larutan.

Menurut hukum kekekalan muatan: 13+0=12+Z;

4. Ketika inti suatu unsur kimia tertentu disinari dengan proton, inti natrium terbentuk - 22 dan - partikel (satu untuk setiap tindakan transformasi). Inti manakah yang diiradiasi? Tuliskan persamaan reaksi nuklirnya.

Larutan. Menurut sistem periodik unsur kimia Mendeleev:

Menurut hukum kekekalan muatan:

Menurut hukum kekekalan nomor massa:

5 . Ketika isotop nitrogen 7 N 14 dibombardir dengan neutron, diperoleh isotop karbon 6 C 14, yang ternyata merupakan radioaktif β. Tuliskan persamaan untuk kedua reaksi tersebut.

Larutan . 7 N 14 + 0 n 1 → 6 C 14 + 1 H 1; 6 C 14 → -1 e 0 + 7 N 14 .

6. Produk peluruhan stabil 40 Zr 97 adalah 42 Mo 97. Akibat transformasi radioaktif apa dari 40 Zr 97 yang terbentuk?

Larutan. Mari kita tuliskan dua reaksi peluruhan β yang terjadi secara berurutan:

1) 40 Zr 97 →β→ 41 X 97 + -1 e 0, X ≡ 41 Nb 97 (niobium),

2) 41 Nb 97 →β→ 42 Y 97 + -1 e 0, Y ≡ 42 Mo 97 (molibdenum).

Menjawab : Sebagai hasil dari dua peluruhan β, atom molibdenum terbentuk dari atom zirkonium.

18. Energi reaksi nuklir

Energi reaksi nuklir (atau efek termal suatu reaksi)

Di mana
- jumlah massa partikel sebelum reaksi,
- jumlah massa partikel setelah reaksi.

Jika
, reaksinya disebut eksoenergi, karena terjadi dengan pelepasan energi. Pada Q

Fisi nuklir oleh neutron – reaksi eksoenergik , di mana inti, menangkap sebuah neutron, terpecah menjadi dua (kadang-kadang menjadi tiga) fragmen radioaktif yang sebagian besar tidak sama, memancarkan kuanta gamma dan 2 - 3 neutron. Neutron ini, jika terdapat cukup bahan fisil disekitarnya, pada gilirannya dapat menyebabkan inti atom disekitarnya melakukan fisi. Dalam hal ini terjadi reaksi berantai yang disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi. Energi dilepaskan karena fakta bahwa inti fisi memiliki cacat massa yang sangat kecil, atau bahkan kelebihan massa alih-alih cacat, yang merupakan alasan ketidakstabilan inti tersebut terhadap fisi.

Inti - produk fisi - memiliki cacat massa yang jauh lebih besar, akibatnya energi dilepaskan dalam proses yang sedang dipertimbangkan.

19. Contoh pemecahan masalah

1. Energi apa yang setara dengan 1 sma?

Larutan . Karena m= 1 sma= 1,66 10 -27 kg, maka

Q = 1,66·10 -27 (3·10 8) 2 =14,94·10-11 J ≈ 931 (MeV).

2. Tuliskan persamaan reaksi termonuklir dan tentukan hasil energinya jika diketahui bahwa peleburan dua inti deuterium menghasilkan satu neutron dan satu inti yang tidak diketahui.

Larutan.

menurut hukum kekekalan muatan listrik:

1 + 1=0+Z; Z = 2

menurut hukum kekekalan nomor massa:

2+2=1+SEBUAH; SEBUAH=3

energi dilepaskan

=- 0,00352 pagi

3. Selama fisi inti uranium - 235, sebagai akibat dari penangkapan neutron lambat, terbentuk fragmen: xenon - 139 dan strontium - 94. Tiga neutron dilepaskan secara bersamaan. Temukan energi yang dilepaskan selama satu tindakan fisi.

Larutan. Jelaslah bahwa selama pembelahan, jumlah massa atom partikel yang dihasilkan lebih kecil dari jumlah massa partikel awal dengan jumlah.

Dengan asumsi bahwa semua energi yang dilepaskan selama fisi diubah menjadi energi kinetik fragmen, kita peroleh setelah mengganti nilai numerik:

4. Berapa jumlah energi yang dilepaskan akibat reaksi termonuklir fusi 1 g helium dari deuterium dan tritium?

Larutan . Reaksi termonuklir fusi inti helium dari deuterium dan tritium berlangsung menurut persamaan berikut:

.

Mari kita tentukan cacat massalnya

m=(2,0474+3,01700)-(4,00387+1,0089)=0,01887(a.m.u.)

1 amu sesuai dengan energi 931 MeV, oleh karena itu, energi yang dilepaskan selama fusi atom helium adalah

Q=931.0.01887(MeV)

1 g helium mengandung
/A atom, dimana adalah bilangan Avogadro; A adalah berat atom.

Energi total Q= (/A)Q; Q=42410 9 J.

5 . Setelah terkena dampak -partikel dengan inti boron 5 B 10 terjadi reaksi nuklir, yang mengakibatkan terbentuknya inti atom hidrogen dan inti yang tidak diketahui. Identifikasi inti ini dan temukan efek energi dari reaksi nuklir.

Larutan. Mari kita tulis persamaan reaksinya:

5 V 10 + 2 Bukan 4
1 N 1 + z X A

Dari hukum kekekalan jumlah nukleon berikut ini:

10+4+1+SEBUAH; SEBUAH = 13

Dari hukum kekekalan muatan berikut ini:

5 + 2 = 1 +Z; Z=6

Berdasarkan tabel periodik, kita menemukan bahwa inti yang tidak diketahui adalah inti dari isotop karbon 6 C 13.

Mari kita hitung pengaruh energi reaksi menggunakan rumus (18.1). Pada kasus ini:

Mari kita substitusikan massa isotop dari tabel (3.1):

Menjawab: z X A = 6 C 13; Q = 4,06 MeV.

6. Berapa jumlah kalor yang dilepaskan selama peluruhan 0,01 mol isotop radioaktif dalam waktu yang sama dengan separuh waktu paruh? Ketika inti meluruh, energi sebesar 5,5 MeV dilepaskan.

Larutan. Menurut hukum peluruhan radioaktif:

=
.

Maka jumlah inti yang meluruh adalah:

.

Karena
ν 0, maka:

.

Karena satu peluruhan melepaskan energi sebesar E 0 = 5,5 MeV = 8,8·10 -13 J, maka:

Q = E o N p = N A  o E o (1 -
),

Q = 6,0210 23 0,018,810 -13 (1 -
) = 1,5510 9 J

Menjawab: Q = 1,55 GJ.

20. Reaksi fisi inti berat

Inti atom berat, ketika berinteraksi dengan neutron, dapat dibagi menjadi dua bagian yang kira-kira sama - pecahan fisi. Reaksi ini disebut reaksi fisi inti berat , Misalnya

Dalam reaksi ini, penggandaan neutron diamati. Kuantitas yang paling penting adalah faktor perkalian neutron k . Ini sama dengan rasio jumlah total neutron pada suatu generasi dengan jumlah total neutron pada generasi sebelumnya yang menghasilkannya. Jadi kalau di generasi pertama ada N 1 neutron, maka jumlahnya pada generasi ke-n adalah

N N = N 1 k N .

Pada k=1 Reaksi fisi bersifat stasioner, yaitu. jumlah neutron di semua generasi adalah sama - tidak ada perkalian neutron. Keadaan reaktor yang sesuai disebut kritis.

Pada k>1 pembentukan reaksi berantai seperti longsoran salju yang tidak terkendali mungkin terjadi, seperti yang terjadi pada bom atom. Di pembangkit listrik tenaga nuklir, reaksi terkendali dipertahankan, di mana karena peredam grafit, jumlah neutron dipertahankan pada tingkat konstan tertentu.

Mungkin reaksi fusi nuklir atau reaksi termonuklir, ketika dua inti ringan membentuk satu inti yang lebih berat. Misalnya, sintesis inti isotop hidrogen - deuterium dan tritium serta pembentukan inti helium:

Dalam hal ini, 17.6 dirilis SayaV energi, yaitu sekitar empat kali lebih banyak per nukleon dibandingkan reaksi fisi nuklir. Reaksi sintesis terjadi selama ledakan bom hidrogen. Selama lebih dari 40 tahun, para ilmuwan telah berupaya menerapkan reaksi termonuklir terkendali, yang akan memberikan akses umat manusia ke “gudang” energi nuklir yang tidak ada habisnya.

21. Dampak biologis dari radiasi radioaktif

Radiasi dari zat radioaktif mempunyai pengaruh yang sangat kuat terhadap semua organisme hidup. Bahkan radiasi yang relatif lemah, yang bila diserap seluruhnya, meningkatkan suhu tubuh hanya sebesar 0,00 1 ° C, mengganggu aktivitas vital sel.

Sel hidup adalah mekanisme kompleks yang tidak mampu melanjutkan aktivitas normal bahkan dengan kerusakan kecil pada bagian-bagiannya. Sementara itu, radiasi yang lemah sekalipun dapat menyebabkan kerusakan sel yang signifikan dan menimbulkan penyakit berbahaya (penyakit radiasi). Pada intensitas radiasi yang tinggi, organisme hidup mati. Bahaya radiasi diperburuk oleh fakta bahwa radiasi tersebut tidak menimbulkan rasa sakit bahkan pada dosis yang mematikan.

Mekanisme radiasi yang mempengaruhi objek biologis belum cukup dipahami. Namun jelas bahwa hal ini terjadi karena ionisasi atom dan molekul dan ini menyebabkan perubahan aktivitas kimianya. Inti sel paling sensitif terhadap radiasi, terutama sel yang membelah dengan cepat. Oleh karena itu, radiasi terutama mempengaruhi sumsum tulang, sehingga mengganggu proses pembentukan darah. Berikutnya adalah kerusakan sel-sel saluran pencernaan dan organ lainnya.

atom Dokumen

Danilova atominti Danilov"

Kami mencantumkan karakteristik utama inti, yang akan dibahas lebih lanjut:

1. Energi pengikat dan massa nuklir.
2. Ukuran kernel.
3. Putaran nuklir dan momentum sudut nukleon penyusun inti.
4. Paritas inti dan partikel.
5. Isospin inti dan nukleon.
6. Spektrum inti. Karakteristik keadaan dasar dan keadaan tereksitasi.
7. Sifat elektromagnetik inti dan nukleon.

1. Energi ikat dan massa nuklir

Massa inti stabil lebih kecil dari jumlah massa nukleon yang termasuk dalam inti; perbedaan antara nilai-nilai ini menentukan energi ikat inti:

Koefisien pada (1.7) dipilih dari kondisi kesesuaian terbaik antara kurva distribusi model dan data eksperimen. Karena prosedur seperti itu dapat dilakukan dengan cara yang berbeda, ada beberapa kumpulan koefisien rumus Weizsäcker. Berikut ini sering digunakan dalam (1.7):

a 1 = 15,6 MeV, a 2 = 17,2 MeV, a 3 = 0,72 MeV, a 4 = 23,6 MeV,

Sangat mudah untuk memperkirakan nilai bilangan muatan Z di mana inti menjadi tidak stabil terhadap peluruhan spontan.
Peluruhan nuklir spontan terjadi ketika tolakan Coulomb proton nuklir mulai mendominasi gaya nuklir yang menarik inti atom. Penilaian parameter nuklir di mana situasi seperti ini terjadi dapat dilakukan dengan mempertimbangkan perubahan energi permukaan dan energi Coulomb selama deformasi nuklir. Jika deformasi mengarah ke keadaan energi yang lebih baik, inti akan berubah bentuk secara spontan hingga terbagi menjadi dua fragmen. Secara kuantitatif penilaian tersebut dapat dilakukan sebagai berikut.
Selama deformasi, inti, tanpa mengubah volumenya, berubah menjadi ellipsoid dengan sumbu (lihat Gambar 1.2 ) :

Jadi, deformasi mengubah energi total inti sebesar besarnya

Penting untuk menekankan sifat perkiraan dari hasil yang diperoleh sebagai konsekuensi dari pendekatan klasik terhadap sistem kuantum—inti.

Energi pemisahan nukleon dan cluster dari inti

Energi pemisahan neutron dari inti sama dengan

E terpisah = M(A–1,Z) + m n – M(A,Z) = Δ (A–1,Z) + Δ n – Δ (A,Z).

Energi pemisahan proton

E terpisah p = M(A–1,Z–1) + M(1 H) – M(A,Z) = Δ (A–1,Z–1) + Δ (1 H) – Δ (A, Z ).

Perlu dicatat bahwa karena data utama massa nuklir adalah tabel massa “kelebihan” Δ, akan lebih mudah untuk menghitung energi pemisahan menggunakan nilai-nilai ini.

E memisahkan (12 C) = Δ (11 C) + Δ n – Δ (12 C) = 10,65 MeV + 8,07 MeV – 0 = 18,72 MeV.