ატომური მასაარის ყველა პროტონის, ნეიტრონისა და ელექტრონის მასების ჯამი, რომლებიც ქმნიან ატომს ან მოლეკულას. პროტონებთან და ნეიტრონებთან შედარებით, ელექტრონების მასა ძალიან მცირეა, ამიტომ გამოთვლებში არ არის გათვალისწინებული. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არასწორია ფორმალური თვალსაზრისით, ეს ტერმინი ხშირად გამოიყენება ელემენტის ყველა იზოტოპის საშუალო ატომური მასის აღსანიშნავად. სინამდვილეში, ეს არის ფარდობითი ატომური მასა, რომელსაც ასევე უწოდებენ ატომური წონაელემენტი. ატომური წონა არის ელემენტის ყველა ბუნებრივად არსებული იზოტოპის ატომური მასების საშუალო. ქიმიკოსებმა თავიანთი სამუშაოს შესრულებისას უნდა განასხვავონ ატომური მასის ეს ორი ტიპი - ატომური მასის არასწორმა მნიშვნელობამ შეიძლება გამოიწვიოს რეაქციის პროდუქტის არასწორ შედეგამდე.

ნაბიჯები

ატომური მასის პოვნა ელემენტების პერიოდული სისტემის მიხედვით

ისწავლეთ როგორ იწერება ატომური მასა.ატომური მასა, ანუ მოცემული ატომის ან მოლეკულის მასა შეიძლება გამოისახოს სტანდარტული SI ერთეულებით - გრამი, კილოგრამი და ა.შ. თუმცა, იმის გამო, რომ ამ ერთეულებში გამოხატული ატომური მასები ძალიან მცირეა, ისინი ხშირად იწერება ერთიანი ატომური მასის ერთეულებში, ან მოკლედ a.m.u. არის ატომური მასის ერთეულები. ერთი ატომური მასის ერთეული უდრის სტანდარტული ნახშირბად-12 იზოტოპის მასის 1/12-ს.

• ატომური მასის ერთეული ახასიათებს მასას მოცემული ელემენტის ერთი მოლი გრამებში. ეს მნიშვნელობა ძალიან გამოსადეგია პრაქტიკულ გამოთვლებში, ვინაიდან მისი გამოყენება შესაძლებელია ატომების მოცემული რაოდენობის ან მოცემული ნივთიერების მოლეკულების მასის მოლებად გადაქცევად და პირიქით.

1. იპოვეთ ატომური მასა მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში.სტანდარტული პერიოდული ცხრილების უმეტესობა შეიცავს თითოეული ელემენტის ატომურ მასებს (ატომურ წონას). როგორც წესი, ისინი მოცემულია ელემენტის ელემენტთან ერთად უჯრედის ბოლოში, ქიმიური ელემენტის აღმნიშვნელი ასოების ქვეშ. ეს ჩვეულებრივ არ არის მთელი რიცხვი, არამედ ათობითი.

   გახსოვდეთ, რომ პერიოდული ცხრილი აჩვენებს ელემენტების საშუალო ატომურ მასებს.როგორც უკვე აღვნიშნეთ, პერიოდულ სისტემაში თითოეული ელემენტისთვის მოცემული ფარდობითი ატომური მასები არის ატომის ყველა იზოტოპის მასების საშუალო. ეს საშუალო მნიშვნელობა ღირებულია მრავალი პრაქტიკული მიზნისთვის: მაგალითად, იგი გამოიყენება რამდენიმე ატომისგან შემდგარი მოლეკულების მოლური მასის გამოსათვლელად. თუმცა, როდესაც საქმე გაქვთ ცალკეულ ატომებთან, ეს მნიშვნელობა ჩვეულებრივ არ არის საკმარისი.

   • ვინაიდან საშუალო ატომური მასა არის რამდენიმე იზოტოპის საშუალო მნიშვნელობა, პერიოდულ სისტემაში მოცემული მნიშვნელობა არ არის ზუსტინებისმიერი ცალკეული ატომის ატომური მასის მნიშვნელობა.
   • ცალკეული ატომების ატომური მასები უნდა გამოითვალოს ერთ ატომში პროტონებისა და ნეიტრონების ზუსტი რაოდენობის გათვალისწინებით.

   ცალკეული ატომის ატომური მასის გამოთვლა

   1. იპოვეთ მოცემული ელემენტის ან მისი იზოტოპის ატომური ნომერი.ატომური რიცხვი არის პროტონების რაოდენობა ელემენტის ატომებში და არასოდეს იცვლება. მაგალითად, წყალბადის ყველა ატომი და მხოლოდმათ აქვთ ერთი პროტონი. ნატრიუმს აქვს ატომური ნომერი 11, რადგან მას აქვს თერთმეტი პროტონი, ხოლო ჟანგბადს აქვს ატომური ნომერი რვა, რადგან მას აქვს რვა პროტონი. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ნებისმიერი ელემენტის ატომური ნომერი მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში - მის თითქმის ყველა სტანდარტულ ვერსიაში, ეს რიცხვი მითითებულია ქიმიური ელემენტის ასოების ზემოთ. ატომური რიცხვი ყოველთვის დადებითი მთელი რიცხვია.

      • დავუშვათ, ჩვენ გვაინტერესებს ნახშირბადის ატომი. ნახშირბადის ატომებში ყოველთვის ექვსი პროტონია, ამიტომ ვიცით, რომ მისი ატომური რიცხვია 6. გარდა ამისა, ჩვენ ვხედავთ, რომ პერიოდულ სისტემაში, ნახშირბადის (C) უჯრედის ზედა ნაწილში არის რიცხვი "6", რაც მიუთითებს, რომ ატომური ნახშირბადის ნომერი არის ექვსი.
      • გაითვალისწინეთ, რომ ელემენტის ატომური რიცხვი არ არის ცალსახად დაკავშირებული მის ფარდობით ატომურ მასასთან პერიოდულ სისტემაში. მიუხედავად იმისა, რომ, განსაკუთრებით ცხრილის ზედა ელემენტებისთვის, ელემენტის ატომური მასა შეიძლება იყოს ორჯერ მისი ატომური რიცხვი, ის არასოდეს გამოითვლება ატომური რიცხვის ორზე გამრავლებით.

   2. იპოვეთ ნეიტრონების რაოდენობა ბირთვში.ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება განსხვავებული იყოს ერთი და იგივე ელემენტის სხვადასხვა ატომისთვის. როდესაც ერთი და იგივე ელემენტის ორ ატომს პროტონების იგივე რაოდენობა აქვს სხვადასხვა რაოდენობის ნეიტრონები, ისინი ამ ელემენტის სხვადასხვა იზოტოპებია. პროტონების რაოდენობისგან განსხვავებით, რომელიც არასოდეს იცვლება, ნეიტრონების რაოდენობა კონკრეტული ელემენტის ატომებში ხშირად შეიძლება შეიცვალოს, ამიტომ ელემენტის საშუალო ატომური მასა იწერება როგორც ათობითი წილადი ორ მიმდებარე მთელ რიცხვს შორის.

      დაამატეთ პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობა.ეს იქნება ამ ატომის ატომური მასა. იგნორირება გაუკეთეთ ელექტრონების რაოდენობას, რომლებიც აკრავს ბირთვს - მათი მთლიანი მასა უკიდურესად მცირეა, ამიტომ მათ მცირე გავლენა აქვთ თქვენს გამოთვლებზე.

   ელემენტის ფარდობითი ატომური მასის (ატომური წონის) გამოთვლა

   1. დაადგინეთ რომელი იზოტოპებია ნიმუშში.ქიმიკოსები ხშირად განსაზღვრავენ იზოტოპების თანაფარდობას კონკრეტულ ნიმუშში სპეციალური ინსტრუმენტის გამოყენებით, რომელსაც მასის სპექტრომეტრი ეწოდება. თუმცა ტრენინგის დროს ეს მონაცემები მოგეწოდებათ ამოცანების, კონტროლის და ა.შ. სამეცნიერო ლიტერატურიდან აღებული ღირებულებების სახით.

      • ჩვენს შემთხვევაში, ვთქვათ, რომ საქმე გვაქვს ორ იზოტოპთან: ნახშირბად-12 და ნახშირბად-13.

   2. განსაზღვრეთ ნიმუშში თითოეული იზოტოპის ფარდობითი სიმრავლე.თითოეული ელემენტისთვის, სხვადასხვა იზოტოპები გვხვდება სხვადასხვა თანაფარდობით. ეს კოეფიციენტები თითქმის ყოველთვის გამოხატულია პროცენტულად. ზოგიერთი იზოტოპი ძალიან გავრცელებულია, ზოგი კი ძალიან იშვიათია — ზოგჯერ იმდენად იშვიათია, რომ მათი აღმოჩენა ძნელია. ეს მნიშვნელობები შეიძლება განისაზღვროს მასის სპექტრომეტრიის გამოყენებით ან მოიძებნოს საცნობარო წიგნში.

      • დავუშვათ, რომ ნახშირბად-12-ის კონცენტრაცია არის 99%, ხოლო ნახშირბად-13 არის 1%. ნახშირბადის სხვა იზოტოპები ნამდვილადარსებობს, მაგრამ იმდენად მცირე რაოდენობით, რომ ამ შემთხვევაში მათი უგულებელყოფა შეიძლება.

   3. გავამრავლოთ თითოეული იზოტოპის ატომური მასა ნიმუშში მის კონცენტრაციაზე.გაამრავლეთ თითოეული იზოტოპის ატომური მასა მის პროცენტზე (გამოსახული ათწილადის სახით). პროცენტების ათწილადებად გადაქცევისთვის, უბრალოდ გაყავით ისინი 100-ზე. შედეგად მიღებული კონცენტრაციები ყოველთვის უნდა დაემატოს 1-ს.

      • ჩვენი ნიმუში შეიცავს ნახშირბად-12-ს და ნახშირბად-13-ს. თუ ნახშირბადი-12 არის ნიმუშის 99%, ხოლო ნახშირბად-13 არის 1%, მაშინ გავამრავლოთ 12 (ნახშირბადის ატომური მასა-12) 0,99-ზე და 13 (ნახშირბადის-13-ის ატომური მასა) 0,01-ზე.
      • საცნობარო წიგნები იძლევა პროცენტებს ელემენტის ყველა იზოტოპის ცნობილ რაოდენობაზე დაყრდნობით. ქიმიის სახელმძღვანელოების უმეტესობა შეიცავს ამ ინფორმაციას წიგნის ბოლოს ცხრილში. შესწავლილი ნიმუშისთვის იზოტოპების ფარდობითი კონცენტრაცია ასევე შეიძლება განისაზღვროს მასის სპექტრომეტრის გამოყენებით.

   4. დაამატეთ შედეგები.შეაჯამეთ წინა საფეხურზე მიღებული გამრავლების შედეგები. ამ ოპერაციის შედეგად თქვენ იპოვით თქვენი ელემენტის ფარდობით ატომურ მასას - განსახილველი ელემენტის იზოტოპების ატომური მასების საშუალო მნიშვნელობას. როდესაც ელემენტი განიხილება როგორც მთლიანობა, და არა მოცემული ელემენტის კონკრეტული იზოტოპი, გამოიყენება ეს მნიშვნელობა.

      • ჩვენს მაგალითში 12 x 0.99 = 11.88 ნახშირბად-12-ისთვის და 13 x 0.01 = 0.13 ნახშირბად-13-ისთვის. ფარდობითი ატომური მასა ჩვენს შემთხვევაში არის 11,88 + 0,13 = 12,01 .
   • ზოგიერთი იზოტოპი სხვებზე ნაკლებად სტაბილურია: ისინი იშლება ელემენტების ატომებად, რომლებსაც აქვთ ნაკლები პროტონები და ნეიტრონები ბირთვში, ათავისუფლებენ ნაწილაკებს, რომლებიც ქმნიან ატომის ბირთვს. ასეთ იზოტოპებს რადიოაქტიურს უწოდებენ.

მრავალი წლის წინ ხალხს აინტერესებდა, რისგან შედგება ყველა ნივთიერება. პირველი, ვინც მასზე პასუხის გაცემა სცადა, იყო ძველი ბერძენი მეცნიერი დემოკრიტე, რომელიც თვლიდა, რომ ყველა ნივთიერება მოლეკულებისგან შედგება. ჩვენ ახლა ვიცით, რომ მოლეკულები აგებულია ატომებისგან. ატომები შედგება კიდევ უფრო მცირე ნაწილაკებისგან. ატომის ცენტრში არის ბირთვი, რომელიც შეიცავს პროტონებს და ნეიტრონებს. უმცირესი ნაწილაკები - ელექტრონები - მოძრაობენ ბირთვის გარშემო ორბიტაზე. მათი მასა უმნიშვნელოა ბირთვის მასასთან შედარებით. მაგრამ როგორ ვიპოვოთ ბირთვის მასა, მხოლოდ გამოთვლები და ქიმიის ცოდნა დაგეხმარებათ. ამისათვის თქვენ უნდა განსაზღვროთ პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობა ბირთვში. ნახეთ ერთი პროტონის და ერთი ნეიტრონის მასების ცხრილის მნიშვნელობები და იპოვეთ მათი საერთო მასა. ეს იქნება ბირთვის მასა.

ხშირად შეიძლება წააწყდეთ ასეთ კითხვას, როგორ მოვძებნოთ მასა, იცოდეთ სიჩქარე. მექანიკის კლასიკური კანონების მიხედვით, მასა არ არის დამოკიდებული სხეულის სიჩქარეზე. ყოველივე ამის შემდეგ, თუ მანქანა, მოშორებით, იწყებს სიჩქარის ამაღლებას, ეს საერთოდ არ ნიშნავს რომ მისი მასა გაიზრდება. თუმცა მეოცე საუკუნის დასაწყისში აინშტაინმა წარმოადგინა თეორია, რომლის მიხედვითაც ეს დამოკიდებულება არსებობს. ამ ეფექტს სხეულის მასის რელატივისტური ზრდა ეწოდება. და ის ვლინდება მაშინ, როცა სხეულების სიჩქარე სინათლის სიჩქარეს უახლოვდება. ნაწილაკების თანამედროვე ამაჩქარებლები შესაძლებელს ხდის პროტონებისა და ნეიტრონების აჩქარებას ასეთ მაღალ სიჩქარემდე. და ფაქტობრივად, ამ შემთხვევაში დაფიქსირდა მათი მასების ზრდა.

მაგრამ ჩვენ მაინც ვცხოვრობთ მაღალი ტექნოლოგიების, მაგრამ დაბალი სიჩქარის სამყაროში. ამიტომ, იმისთვის, რომ ვიცოდეთ, როგორ გამოვთვალოთ ნივთიერების მასა, სულაც არ არის საჭირო სხეულის აჩქარება სინათლის სიჩქარემდე და აინშტაინის თეორიის სწავლა. სხეულის წონის გაზომვა შესაძლებელია სასწორით. მართალია, სასწორზე ყველა სხეულის დადება არ შეიძლება. მაშასადამე, არსებობს სხვა გზა, რომ გამოვთვალოთ მასა მისი სიმკვრივიდან.

ჩვენს ირგვლივ ჰაერს, ჰაერს, რომელიც ასე აუცილებელია კაცობრიობისთვის, ასევე აქვს თავისი მასა. ხოლო, პრობლემის გადაჭრისას, თუ როგორ უნდა დადგინდეს ჰაერის მასა, მაგალითად, ოთახში, არ არის საჭირო ჰაერის მოლეკულების რაოდენობის დათვლა და მათი ბირთვების მასის შეჯამება. თქვენ შეგიძლიათ უბრალოდ განსაზღვროთ ოთახის მოცულობა და გაამრავლოთ იგი ჰაერის სიმკვრივით (1,9 კგ / მ3).

მეცნიერებმა ახლა დიდი სიზუსტით ისწავლეს სხვადასხვა სხეულების მასების გამოთვლა, ატომების ბირთვებიდან დედამიწის მასამდე და ჩვენგან რამდენიმე ასეული სინათლის წლის მანძილზე მდებარე ვარსკვლავებიც კი. მასა, როგორც ფიზიკური სიდიდე, არის სხეულის ინერციის საზომი. უფრო მასიური სხეულები, მათი თქმით, უფრო ინერტულია, ანუ ისინი უფრო ნელა ცვლიან სიჩქარეს. ამიტომ, ბოლოს და ბოლოს, სიჩქარე და მასა ურთიერთდაკავშირებულია. მაგრამ ამ რაოდენობის მთავარი თვისება ის არის, რომ ნებისმიერ სხეულს ან ნივთიერებას აქვს მასა. მსოფლიოში არ არსებობს მატერია, რომელსაც მასა არ ჰქონდეს!

ატომური ბირთვების მასები განსაკუთრებულ ინტერესს იწვევს ახალი ბირთვების იდენტიფიცირებისთვის, მათი სტრუქტურის გასაგებად, დაშლის მახასიათებლების პროგნოზირებისთვის: სიცოცხლის ხანგრძლივობა, შესაძლო დაშლის არხები და ა.შ.
პირველად ატომური ბირთვების მასების აღწერა ვაიზეკერმა ვარდნის მოდელის საფუძველზე მოგვცა. Weizsäcker-ის ფორმულა შესაძლებელს ხდის გამოვთვალოთ ატომური ბირთვის მასა M(A,Z) და ბირთვის შებოჭვის ენერგია, თუ ცნობილია ბირთვში A მასობრივი რიცხვი და Z პროტონების რაოდენობა.
ვაიზსაკერის ფორმულას ბირთვების მასებისთვის აქვს შემდეგი ფორმა:

სადაც m p = 938,28 MeV/c 2, m n = 939,57 MeV/c 2, a 1 = 15,75 MeV, a 2 = 17,8 MeV, a 3 = 0,71 MeV, a 4 = 23,7 MeV, a 5 = (+34 MeV, 1, 0, -1), შესაბამისად, კენტი-კენტი ბირთვებისთვის, ბირთვები კენტი A, ლუწი-ლუწი ბირთვებით.
ფორმულის პირველი ორი წევრი არის თავისუფალი პროტონებისა და ნეიტრონების მასების ჯამები. დარჩენილი ტერმინები აღწერს ბირთვის შემაკავშირებელ ენერგიას:

• a 1 A ითვალისწინებს ბირთვის სპეციფიკური შებოჭვის ენერგიის მიახლოებით მუდმივობას, ე.ი. ასახავს ბირთვული ძალების გაჯერების თვისებას;
• a 2 A 2/3 აღწერს ზედაპირის ენერგიას და ითვალისწინებს იმ ფაქტს, რომ ბირთვში ზედაპირული ნუკლეონები უფრო სუსტია შეკრული;
• a 3 Z 2 /A 1/3 აღწერს ბირთვული შებოჭვის ენერგიის შემცირებას პროტონების კულონის ურთიერთქმედების გამო;
• a 4 (A - 2Z) 2 /A ითვალისწინებს ბირთვული ძალების მუხტის დამოუკიდებლობის თვისებას და პაულის პრინციპის მოქმედებას;
• a 5 A -3/4 ითვალისწინებს შეჯვარების ეფექტებს.

პარამეტრები a 1 - a 5, რომლებიც შედის Weizsäcker-ის ფორმულაში, არჩეულია ისე, რომ ოპტიმალურად აღწეროს ბირთვების მასები β-სტაბილურობის რეგიონთან ახლოს.
თუმცა, თავიდანვე ცხადი იყო, რომ ვაიზსაკერის ფორმულა არ ითვალისწინებდა ატომის ბირთვების სტრუქტურის გარკვეულ სპეციფიკურ დეტალებს.
ამრიგად, ვეიცეკერის ფორმულა ითვალისწინებს ნუკლეონების ერთგვაროვან განაწილებას ფაზურ სივრცეში, ე.ი. არსებითად უგულებელყოფს ატომის ბირთვის გარსის სტრუქტურას. სინამდვილეში, გარსის სტრუქტურა იწვევს ბირთვში ნუკლეონების განაწილების არაჰომოგენურობას. ბირთვში საშუალო ველის შედეგად წარმოქმნილი ანისოტროპია ასევე იწვევს ბირთვების დეფორმაციას ძირითად მდგომარეობაში.

სიზუსტე, რომლითაც ვაიზეკერის ფორმულა აღწერს ატომის ბირთვების მასებს, შეიძლება შეფასდეს ნახ. 6.1, რომელიც გვიჩვენებს განსხვავებას ატომის ბირთვების ექსპერიმენტულად გაზომილ მასებსა და ვეიცეკერის ფორმულაზე დაფუძნებულ გამოთვლებს შორის. გადახრა აღწევს 9 მევ-ს, რაც შეადგენს ბირთვის ჯამური შებოჭვის ენერგიის დაახლოებით 1%-ს. ამავდროულად, აშკარად ჩანს, რომ ეს გადახრები სისტემური ხასიათისაა, რაც განპირობებულია ატომური ბირთვების გარსით.
ბირთვული შებოჭვის ენერგიის გადახრა გლუვი მრუდიდან, რომელიც პროგნოზირებულია თხევადი წვეთოვანი მოდელით, იყო ბირთვის გარსის სტრუქტურის პირველი პირდაპირი მითითება. ლუწ და კენტ ბირთვებს შორის შემაკავშირებელ ენერგიებში განსხვავება მიუთითებს ატომის ბირთვებში დაწყვილების ძალების არსებობაზე. შევსებულ გარსებს შორის ბირთვებში ორი ნუკლეონის განცალკევების ენერგიების „გლუვი“ ქცევისგან გადახრა მიუთითებს ატომური ბირთვების დეფორმაციის ძირითად მდგომარეობაში.
ატომური ბირთვების მასების შესახებ მონაცემები საფუძვლად უდევს ატომური ბირთვების სხვადასხვა მოდელის გადამოწმებას, ამიტომ ბირთვების მასების ცოდნის სიზუსტეს დიდი მნიშვნელობა აქვს. ატომის ბირთვების მასები გამოითვლება სხვადასხვა ფენომენოლოგიური ან ნახევრად ემპირიული მოდელების გამოყენებით მაკროსკოპული და მიკროსკოპული თეორიების სხვადასხვა მიახლოებით. ამჟამად არსებული მასის ფორმულები საკმაოდ კარგად აღწერს ბირთვების მასებს (შემაკავშირებელ ენერგიებს) სტაბილურობის ველთან ახლოს. (დაკავშირების ენერგიის შეფასების სიზუსტე არის ~100 კევ). თუმცა, სტაბილურობის ხეობიდან შორს მდებარე ბირთვებისთვის, გაურკვევლობა სავალდებულო ენერგიის პროგნოზირებისას იზრდება რამდენიმე მევ-მდე. (ნახ. 6.2). ნახ.6.2-ში შეგიძლიათ იხილოთ ცნობები სამუშაოებზე, რომლებშიც მოცემულია და გაანალიზებულია მასის სხვადასხვა ფორმულები.

სხვადასხვა მოდელების პროგნოზების შედარება ბირთვების გაზომილ მასებთან მიუთითებს იმაზე, რომ უპირატესობა უნდა მიენიჭოს მოდელებს, რომლებიც დაფუძნებულია მიკროსკოპულ აღწერაზე, რომელიც ითვალისწინებს ბირთვების გარსის სტრუქტურას. გასათვალისწინებელია ისიც, რომ ფენომენოლოგიურ მოდელებში ბირთვების მასების პროგნოზირების სიზუსტე ხშირად განისაზღვრება მათში გამოყენებული პარამეტრების რაოდენობით. მიმოხილვაში მოცემულია ექსპერიმენტული მონაცემები ატომური ბირთვების მასების შესახებ. გარდა ამისა, მათი მუდმივად განახლებული მნიშვნელობები შეგიძლიათ იხილოთ საერთაშორისო მონაცემთა ბაზის სისტემის საცნობარო მასალებში.
ბოლო წლებში შემუშავდა სხვადასხვა მეთოდი ატომური ბირთვების მასების ექსპერიმენტული განსაზღვრისათვის ხანმოკლე სიცოცხლის ხანგრძლივობით.

ატომის ბირთვების მასების განსაზღვრის ძირითადი მეთოდები

ჩვენ ჩამოვთვლით, დეტალების შესწავლის გარეშე, ატომური ბირთვების მასების განსაზღვრის ძირითად მეთოდებს.

• β-დაშლის ენერგიის Q b გაზომვა საკმაოდ გავრცელებული მეთოდია ბირთვების მასების დასადგენად β-მდგრადობის ზღვრისგან შორს. უცნობი მასის დასადგენად, რომელიც განიცდის A ბირთვის β-დაშლას

,

თანაფარდობა გამოიყენება

M A \u003d M B + m e + Q b / c 2.

მაშასადამე, B ბოლო ბირთვის მასის ცოდნით, შეიძლება მივიღოთ საწყისი ბირთვის A მასა. ბეტა დაშლა ხშირად ხდება საბოლოო ბირთვის აღგზნებულ მდგომარეობაში, რაც გასათვალისწინებელია.

ეს მიმართება დაწერილია α-დაშლისთვის საწყისი ბირთვის ძირითადი მდგომარეობიდან საბოლოო ბირთვის ძირეულ მდგომარეობამდე. აგზნების ენერგიები ადვილად შეიძლება იქნას გათვალისწინებული. სიზუსტე, რომლითაც ატომური ბირთვების მასები განისაზღვრება დაშლის ენერგიისგან არის ~ 100 კევ. ეს მეთოდი ფართოდ გამოიყენება ზემძიმე ბირთვების მასების დასადგენად და მათი იდენტიფიკაციისთვის.

1. ატომის ბირთვების მასების გაზომვა ფრენის დროის მეთოდით

ბირთვის მასის განსაზღვრა (A ~ 100) ~ 100 კევ სიზუსტით უდრის ΔM/M ~10 -6 მასის გაზომვის ფარდობითი სიზუსტის. ამ სიზუსტის მისაღწევად, მაგნიტური ანალიზი გამოიყენება ფრენის დროის გაზომვასთან ერთად. ეს ტექნიკა გამოიყენება სპექტრომეტრში SPEG - GANIL (ნახ. 6.3) და TOFI - Los Alamos. მაგნიტური სიმტკიცე Bρ, ნაწილაკების მასა m, ნაწილაკების სიჩქარე v და მუხტი q დაკავშირებულია

ამრიგად, B სპექტრომეტრის მაგნიტური სიხისტის ცოდნა, შეიძლება განისაზღვროს m/q იგივე სიჩქარის მქონე ნაწილაკებისთვის. ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის ბირთვების მასების განსაზღვრას ~ 10 -4 სიზუსტით. ბირთვების მასების გაზომვის სიზუსტე შეიძლება გაუმჯობესდეს, თუ ფრენის დრო ერთდროულად გაიზომება. ამ შემთხვევაში, იონის მასა განისაზღვრება მიმართებიდან

სადაც L არის ფრენის ბაზა, TOF არის ფრენის დრო. დიაპაზონის ფუძეები მერყეობს რამდენიმე მეტრიდან 10 3 მეტრამდე და შესაძლებელს ხდის ბირთვების მასების გაზომვის სიზუსტის გაზრდას 10 -6-მდე.
ატომური ბირთვების მასების განსაზღვრის სიზუსტის მნიშვნელოვან ზრდას ასევე ხელს უწყობს ის ფაქტი, რომ სხვადასხვა ბირთვების მასები იზომება ერთდროულად, ერთ ექსპერიმენტში და ცალკეული ბირთვების მასების ზუსტი მნიშვნელობები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მითითება. ქულები. მეთოდი არ იძლევა ატომური ბირთვების მიწის და იზომერული მდგომარეობების გამიჯვნის საშუალებას. GANIL-ზე იქმნება ფრენის ბილიკი ~ 3,3 კმ, რომელიც გააუმჯობესებს ბირთვების მასების გაზომვის სიზუსტეს რამდენიმე ერთეულამდე 10 -7-ით.

1. ბირთვის მასების პირდაპირი განსაზღვრა ციკლოტრონის სიხშირის გაზომვით

ნაწილაკისთვის, რომელიც ბრუნავს მუდმივ მაგნიტურ ველში B, ბრუნვის სიხშირე დაკავშირებულია მის მასასთან და მუხტთან მიმართებით.

იმისდა მიუხედავად, რომ მე-2 და მე-3 მეთოდები ეფუძნება ერთსა და იმავე თანაფარდობას, ციკლოტრონის სიხშირის გაზომვის მე-3 მეთოდში სიზუსტე უფრო მაღალია (~ 10 -7), რადგან ეს უდრის უფრო გრძელი სიგრძის ბაზის გამოყენებას.

2. ატომის ბირთვების მასების გაზომვა შესანახ რგოლში

   ეს მეთოდი გამოიყენება ESR შენახვის რგოლზე GSI-ში (დარმშტადტი, გერმანია). მეთოდი იყენებს შოთკის დეტექტორს.გამოიყენება ბირთვების მასების დასადგენად, რომელთა სიცოცხლე 1 წთ-ზე მეტია. შესანახ რგოლში იონების ციკლოტრონის სიხშირის გაზომვის მეთოდი გამოიყენება იონების წინასწარ გამოყოფასთან ერთად. FRS-ESR-ის დაყენებამ GSI-ზე (ნახ. 6.4) გაზომა დიდი რაოდენობის ბირთვების მასები მასობრივი რიცხვების ფართო დიაპაზონში.

   209 ორ ბირთვი, აჩქარებული 930 მევ/ნუკლეონის ენერგიამდე, ფოკუსირებული იყო ბერილიუმის სამიზნეზე 8 გ/სმ 2 სისქით, რომელიც მდებარეობს FRS შესასვლელთან. 209 Bi ფრაგმენტაციის შედეგად წარმოიქმნება მეორადი ნაწილაკების დიდი რაოდენობა 209 Bi-დან 1 H-მდე დიაპაზონში. რეაქციის პროდუქტები გამოყოფილია ფრენის დროს მათი მაგნიტური სიხისტის მიხედვით. სამიზნე სისქე შეირჩევა ისე, რომ გააფართოვოს ბირთვების დიაპაზონი, რომლებიც ერთდროულად დაიპყრო მაგნიტური სისტემის მიერ. ბირთვების დიაპაზონის გაფართოება ხდება იმის გამო, რომ სხვადასხვა მუხტის მქონე ნაწილაკები სხვაგვარად ნელდება ბერილიუმის სამიზნეში. FRS გამყოფი ფრაგმენტი მორგებულია ნაწილაკების გასავლელად, რომელთა მაგნიტური სიმტკიცეა ~ 350 მევ/ნუკლეონი. სისტემის მეშვეობით აღმოჩენილი ბირთვების მუხტის არჩეულ დიაპაზონში (52 < ზ < 83) შეუძლია ერთდროულად გაიაროს სრულად იონიზირებული ატომები (შიშველი იონები), წყალბადის მსგავსი (წყალბადის მსგავსი) იონები, რომლებსაც აქვთ ერთი ელექტრონი ან ჰელიუმის მსგავსი იონები (ჰელიუმის მსგავსი) ორი ელექტრონით. ვინაიდან FRS-ის გავლისას ნაწილაკების სიჩქარე პრაქტიკულად არ იცვლება, იგივე მაგნიტური სიხისტის მქონე ნაწილაკების შერჩევა ირჩევს M/Z მნიშვნელობის მქონე ნაწილაკებს ~ 2% სიზუსტით. ამიტომ, ESR-ის შესანახ რგოლში თითოეული იონის ბრუნვის სიხშირე განისაზღვრება M/Z თანაფარდობით. ეს საფუძვლად უდევს ატომის ბირთვების მასის გაზომვის ზუსტ მეთოდს. იონის რევოლუციის სიხშირე იზომება შოთკის მეთოდით. შესანახ რგოლში იონური გაგრილების მეთოდის გამოყენება დამატებით ზრდის მასის განსაზღვრის სიზუსტეს სიდიდის ბრძანებით. ნახ. 6.5 გვიჩვენებს GSI-ში ამ მეთოდით გამოყოფილი ატომური ბირთვების მასების დიაგრამას. გასათვალისწინებელია, რომ 30 წამზე მეტი ნახევრადგამოყოფის ბირთვების იდენტიფიცირება შესაძლებელია აღწერილი მეთოდის გამოყენებით, რომელიც განისაზღვრება სხივის გაგრილების დროით და ანალიზის დროით.

   ნახ. 6.6 გვიჩვენებს 171 Ta იზოტოპის მასის განსაზღვრის შედეგებს სხვადასხვა მუხტის მდგომარეობაში. ანალიზში გამოყენებული იქნა სხვადასხვა საცნობარო იზოტოპები. გაზომილი მნიშვნელობები შედარებულია ცხრილის მონაცემებთან (Wapstra).

3. ბირთვის მასების გაზომვა პენინგის ხაფანგის გამოყენებით

   ატომური ბირთვების მასების ზუსტი გაზომვის ახალი ექსპერიმენტული შესაძლებლობები იხსნება ISOL მეთოდებისა და იონური ხაფანგების კომბინაციაში. იონებისთვის, რომლებსაც აქვთ ძალიან მცირე კინეტიკური ენერგია და, შესაბამისად, ბრუნვის მცირე რადიუსი ძლიერ მაგნიტურ ველში, გამოიყენება პენინგის ხაფანგები. ეს მეთოდი ეფუძნება ნაწილაკების ბრუნვის სიხშირის ზუსტ გაზომვას

   ω = B(q/მ),

   ძლიერ მაგნიტურ ველში ჩარჩენილი. მსუბუქი იონების მასის გაზომვის სიზუსტე შეიძლება მიაღწიოს ~ 10-9-ს. ნახ. სურათი 6.7 გვიჩვენებს ISOLTRAP სპექტრომეტრს, რომელიც დამონტაჟებულია ISOL - CERN გამყოფზე.
   ამ დაყენების ძირითადი ელემენტებია იონური სხივის მოსამზადებელი სექციები და ორი პენინგის ხაფანგი. პირველი პენინგის ხაფანგი არის ცილინდრი, რომელიც მოთავსებულია ~4 ტ მაგნიტურ ველში. პირველ ხაფანგში იონები დამატებით გაცივდებიან ბუფერულ გაზთან შეჯახების გამო. ნახ. ნახაზი 6.7 გვიჩვენებს A = 138 იონების მასის განაწილებას პენინგის პირველ ხაფანგში ბრუნვის სიჩქარის ფუნქციით. გაგრილებისა და გაწმენდის შემდეგ, პირველი ხაფანგიდან იონური ღრუბელი შეჰყავთ მეორეში. აქ იონის მასა იზომება ბრუნვის რეზონანსული სიხშირით. ამ მეთოდით მიღწეული გარჩევადობა ხანმოკლე მძიმე იზოტოპებისთვის არის ყველაზე მაღალი და შეადგენს ~ 10 -7-ს.

   ბრინჯი. 6.7 ISOLTRAP სპექტრომეტრი

§1 მუხტი და მასა, ატომის ბირთვები

ბირთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი მუხტი და მასა. მ.

ზ- ბირთვის მუხტი განისაზღვრება ბირთვში კონცენტრირებული დადებითი ელემენტარული მუხტების რაოდენობით. დადებითი ელემენტარული მუხტის მატარებელი რ= 1,6021 10 -19 C ბირთვში არის პროტონი. ატომი მთლიანობაში ნეიტრალურია და ბირთვის მუხტი ერთდროულად განსაზღვრავს ატომში ელექტრონების რაოდენობას. ატომში ელექტრონების განაწილება ენერგეტიკულ გარსებსა და ქვეშელებზე არსებითად დამოკიდებულია ატომში მათ საერთო რაოდენობაზე. ამრიგად, ბირთვის მუხტი დიდწილად განსაზღვრავს ელექტრონების განაწილებას ატომში მათ მდგომარეობებზე და ელემენტის პოზიციას მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში. ბირთვული მუხტი არისქმე = ზ· ე, სად ზ- ბირთვის მუხტის რიცხვი, მენდელეევის სისტემის ელემენტის რიგითი რიცხვის ტოლი.

ატომის ბირთვის მასა პრაქტიკულად ემთხვევა ატომის მასას, რადგან ყველა ატომის ელექტრონების მასა, წყალბადის გარდა, არის დაახლოებით 2,5 10 -4 ატომის მასა. ატომების მასა გამოიხატება ატომური მასის ერთეულებში (a.m.u.). ამისთვის a.u.m. მიღებული ნახშირბადის ატომის 1/12 მასა.

1 ამუ \u003d 1.6605655 (86) 10 -27 კგ.

მმე = მ ა - ზ მე.

იზოტოპები არის მოცემული ქიმიური ელემენტის ატომების სახეობები, რომლებსაც აქვთ იგივე მუხტი, მაგრამ განსხვავდებიან მასით.

ატომურ მასასთან ყველაზე ახლოს მყოფი მთელი რიცხვი, გამოხატული a.u.მ . დაურეკა მასის ნომერსმ და აღინიშნება ასოთი მაგრამ. ქიმიური ელემენტის აღნიშვნა: მაგრამ- მასის ნომერი, X - ქიმიური ელემენტის სიმბოლო,ზ- დატენვის ნომერი - სერიული ნომერი პერიოდულ სისტემაში ():

ბერილიუმი; იზოტოპები: , ", .

ძირითადი რადიუსი:

სადაც A არის მასის რიცხვი.

§2 ბირთვის შემადგენლობა

წყალბადის ატომის ბირთვიდაურეკა პროტონი

მპროტონი= 1.00783 ამუ , .

წყალბადის ატომის დიაგრამა

1932 წელს აღმოაჩინეს ნაწილაკი, სახელად ნეიტრონი, რომელსაც აქვს პროტონის მასა.მნეიტრონი= 1.00867 ა.მ.) და არ აქვს ელექტრული მუხტი. შემდეგ დ.დ. ივანენკომ ჩამოაყალიბა ჰიპოთეზა ბირთვის პროტონ-ნეიტრონის სტრუქტურის შესახებ: ბირთვი შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან და მათი ჯამი უდრის მასურ რიცხვს. მაგრამ. 3 რიგითი ნომერიზგანსაზღვრავს პროტონების რაოდენობას ბირთვში, ნეიტრონების რაოდენობასნ \u003d A - Z.

ელემენტარული ნაწილაკები - პროტონები და ნეიტრონები შედიანბირთვში, ისინი ერთობლივად ცნობილია როგორც ნუკლეონები. ბირთვების ნუკლეონები არიან მდგომარეობებში, მნიშვნელოვნად განსხვავდება მათი თავისუფალი სახელმწიფოებისგან. ნუკლეონებს შორის არის განსაკუთრებულიმე დე რ ახალი ურთიერთქმედება. ისინი ამბობენ, რომ ნუკლეონი შეიძლება იყოს ორ „მუხტულ მდგომარეობაში“ – პროტონულ მდგომარეობაში მუხტით+ ე, და ნეიტრონი მუხტით 0.

§3 ბირთვის შებოჭვის ენერგია. მასობრივი დეფექტი. ბირთვული ძალები

ბირთვული ნაწილაკები - პროტონები და ნეიტრონები - მყარად იკავებენ ბირთვს, ამიტომ მათ შორის მოქმედებს ძალიან დიდი მიმზიდველი ძალები, რომლებსაც შეუძლიათ გაუძლოს უზარმაზარ მომგებიან ძალებს მსგავსი დამუხტული პროტონებს შორის. ამ სპეციალურ ძალებს, რომლებიც წარმოიქმნება ნუკლეონებს შორის მცირე მანძილზე, ბირთვული ძალები ეწოდება. ბირთვული ძალები არ არის ელექტროსტატიკური (კულონი).

ბირთვის შესწავლამ აჩვენა, რომ ბირთვულ ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ ნუკლეონებს შორის, აქვთ შემდეგი მახასიათებლები:

ა) ეს არის მოკლე დისტანციური ძალები - ვლინდება 10-15 მ რიგის დისტანციებზე და მკვეთრად მცირდება მანძილის უმნიშვნელო მატებითაც კი;

ბ) ბირთვული ძალები არ არის დამოკიდებული იმაზე, აქვს თუ არა ნაწილაკს (ნუკლეონს) მუხტი - ბირთვული ძალების მუხტის დამოუკიდებლობა. ბირთვული ძალები, რომლებიც მოქმედებენ ნეიტრონსა და პროტონს შორის, ორ ნეიტრონს, ორ პროტონს შორის, თანაბარია. პროტონი და ნეიტრონი ბირთვულ ძალებთან მიმართებაში იგივეა.

შებოჭვის ენერგია არის ატომის ბირთვის სტაბილურობის საზომი. ბირთვის შებოჭვის ენერგია უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს ბირთვის დაყოფისთვის მის შემადგენელ ნუკლეონებად მათ კინეტიკური ენერგიის გადაცემის გარეშე.

M I< Σ( მ გვ + m n)

მე - ბირთვის მასა

ბირთვების მასების გაზომვა აჩვენებს, რომ ბირთვის დანარჩენი მასა ნაკლებია მისი შემადგენელი ნუკლეონების დანარჩენი მასების ჯამზე.

ღირებულება

ემსახურება როგორც შემაკავშირებელ ენერგიას და მას მასის დეფექტს უწოდებენ.

აინშტაინის განტოლება სპეციალურ ფარდობითობაში აკავშირებს ნაწილაკების ენერგიასა და დასვენების მასას.

ზოგად შემთხვევაში, ბირთვის შებოჭვის ენერგია შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით

სადაც ზ - მუხტის ნომერი (პროტონების რაოდენობა ბირთვში);

მაგრამ- მასობრივი რიცხვი (ბირთვში ნუკლეონების საერთო რაოდენობა);

მ გვ, , მ ნ და მ ი- პროტონის, ნეიტრონისა და ბირთვის მასა

მასის დეფექტი (Δ მ) უდრის 1 a.u. მ (a.m.u. - ატომური მასის ერთეული) შეესაბამება შებოჭვის ენერგიას (E St) ტოლია 1 a.u.e. (a.u.e. - ენერგიის ატომური ერთეული) და უდრის 1a.u.m. s 2 = 931 MeV.

§ 4 ბირთვული რეაქციები

ბირთვების ცვლილებებს ცალკეულ ნაწილაკებთან და ერთმანეთთან ურთიერთქმედების დროს ჩვეულებრივ ბირთვულ რეაქციებს უწოდებენ.

არსებობს შემდეგი, ყველაზე გავრცელებული ბირთვული რეაქციები.

1. ტრანსფორმაციის რეაქცია . ამ შემთხვევაში, შემხვედრი ნაწილაკი რჩება ბირთვში, მაგრამ შუალედური ბირთვი ასხივებს სხვა ნაწილაკს, ამიტომ პროდუქტის ბირთვი განსხვავდება სამიზნე ბირთვისგან.

1. რადიაციული დაჭერის რეაქცია . ინციდენტი ნაწილაკი იჭედება ბირთვში, მაგრამ აღგზნებული ბირთვი ასხივებს ზედმეტ ენერგიას, ასხივებს γ-ფოტონს (გამოიყენება ბირთვული რეაქტორების მუშაობაში)

კადმიუმის მიერ ნეიტრონის დაჭერის რეაქციის მაგალითი

ან ფოსფორი

1. გაფანტვა. შუალედური ბირთვი ასხივებს იდენტურ ნაწილაკს

გაფრენილთან და ეს შეიძლება იყოს:

ელასტიური გაფანტვა ნეიტრონები ნახშირბადით (გამოიყენება რეაქტორებში ზომიერი ნეიტრონების ჩათვლით):

არაელასტიური გაფანტვა :

1. დაშლის რეაქცია. ეს არის რეაქცია, რომელიც ყოველთვის მიმდინარეობს ენერგიის განთავისუფლებით. ეს არის ბირთვული ენერგიის ტექნიკური წარმოებისა და გამოყენების საფუძველი. დაშლის რეაქციის დროს შუალედური ნაერთის ბირთვის აგზნება იმდენად დიდია, რომ იგი იყოფა ორ, დაახლოებით თანაბარ ფრაგმენტად, რამდენიმე ნეიტრონის გამოთავისუფლებით.

თუ აღგზნების ენერგია დაბალია, მაშინ ბირთვის გამოყოფა არ ხდება და ბირთვი, რომელმაც დაკარგა ზედმეტი ენერგია γ - ფოტონის ან ნეიტრონის გამოსხივებით, დაუბრუნდება თავის ნორმალურ მდგომარეობას (ნახ. 1). მაგრამ თუ ნეიტრონის მიერ შემოტანილი ენერგია დიდია, მაშინ აღგზნებული ბირთვი იწყებს დეფორმაციას, მასში წარმოიქმნება შეკუმშვა და შედეგად ის იყოფა ორ ფრაგმენტად, რომლებიც შორდებიან უზარმაზარი სიჩქარით, ხოლო ორი ნეიტრონი გამოიყოფა.
(ნახ. 2).

Ჯაჭვური რეაქცია- თვითგანვითარებადი დაშლის რეაქცია. მისი განსახორციელებლად აუცილებელია, რომ ერთი დაშლის დროს წარმოქმნილი მეორადი ნეიტრონებიდან ერთმა მაინც შეიძლება გამოიწვიოს შემდეგი დაშლის მოვლენა: (რადგან ზოგიერთ ნეიტრონს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს დაჭერის რეაქციებში დაშლის გამოწვევის გარეშე). რაოდენობრივად გამოიხატება ჯაჭვური რეაქციის არსებობის პირობა გამრავლების ფაქტორი

კ < 1 - цепная реакция невозможна, კ = 1 (მ = მკრ ) - ჯაჭვური რეაქციები ნეიტრონების მუდმივი რაოდენობით (ატომურ რეაქტორში),კ > 1 (მ > მკრ ) არის ბირთვული ბომბები.

რადიოაქტიურობა

§1 ბუნებრივი რადიოაქტიურობა

რადიოაქტიურობა არის ერთი ელემენტის არასტაბილური ბირთვების სპონტანური ტრანსფორმაცია მეორე ელემენტის ბირთვებად. ბუნებრივი რადიოაქტიურობაბუნებაში არსებულ არასტაბილურ იზოტოპებში დაფიქსირებულ რადიოაქტიურობას უწოდებენ. ხელოვნურ რადიოაქტიურობას ეწოდება ბირთვული რეაქციების შედეგად მიღებული იზოტოპების რადიოაქტიურობა.

რადიოაქტიურობის სახეები:

1. α-დაშლა.

ორი პროტონის და ორი ნეიტრონის ერთმანეთთან დაკავშირებული α-სისტემის ზოგიერთი ქიმიური ელემენტის ბირთვების მიერ ემისია (a-ნაწილაკი - ჰელიუმის ატომის ბირთვი)

α-დაშლა თანდაყოლილია მძიმე ბირთვებში მაგრამ> 200 დაზ > 82. ნივთიერებაში გადაადგილებისას α-ნაწილაკები გზაზე წარმოქმნიან ატომების ძლიერ იონიზაციას (იონიზაცია არის ელექტრონების გამოყოფა ატომიდან), მოქმედებენ მათზე თავიანთი ელექტრული ველით. მანძილი, რომელზედაც α-ნაწილაკი დაფრინავს მატერიაში, სანამ ის მთლიანად არ გაჩერდება, ეწოდება ნაწილაკების დიაპაზონიან შეღწევადი ძალა(აღნიშნარ, [R] = m, სმ). . ნორმალურ პირობებში წარმოიქმნება α-ნაწილაკი in ჰაერი 30000 წყვილი იონი 1 სმ გზაზე. სპეციფიკური იონიზაცია არის იონების წყვილი, რომლებიც წარმოიქმნება ბილიკის სიგრძის 1 სმ-ზე. α-ნაწილაკს აქვს ძლიერი ბიოლოგიური ეფექტი.

ცვლის წესი ალფა დაშლისთვის:

2. β-დაშლა.

ა) ელექტრონული (β -): ბირთვი ასხივებს ელექტრონს და ელექტრონულ ანტინეიტრინოს

ბ) პოზიტრონი (β +): ბირთვი ასხივებს პოზიტრონს და ნეიტრინოს

ეს პროცესები ხდება ერთი ტიპის ნუკლეონის ბირთვად მეორეში გადაქცევით: ნეიტრონი პროტონად ან პროტონი ნეიტრონად.

ბირთვში არ არის ელექტრონები, ისინი წარმოიქმნება ნუკლეონების ურთიერთ გარდაქმნის შედეგად.

პოზიტრონი - ნაწილაკი, რომელიც განსხვავდება ელექტრონისაგან მხოლოდ მუხტის ნიშნით (+e = 1,6 10 -19 C)

ექსპერიმენტიდან გამომდინარეობს, რომ β - დაშლის დროს იზოტოპები კარგავენ იგივე რაოდენობის ენერგიას. ამიტომ, ენერგიის შენარჩუნების კანონის საფუძველზე, ვ. პაულიმ იწინასწარმეტყველა, რომ სხვა მსუბუქი ნაწილაკი, რომელსაც ანტინეიტრინო ეწოდება, გამოიდევნება. ანტინეიტრინოს არ აქვს მუხტი და მასა. მატერიაში გავლისას β-ნაწილაკების მიერ ენერგიის დაკარგვა ძირითადად გამოწვეულია იონიზაციის პროცესებით. ენერგიის ნაწილი იკარგება რენტგენის სხივებში შთამნთქმელი ნივთიერების ბირთვების მიერ β- ნაწილაკების შენელებისას. ვინაიდან β-ნაწილაკებს აქვთ მცირე მასა, ერთეული მუხტი და ძალიან მაღალი სიჩქარე, მათი მაიონებელი უნარი მცირეა (100-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე α-ნაწილაკების), შესაბამისად, β- ნაწილაკების შეღწევის ძალა (გარბენი) მნიშვნელოვნად აღემატება. α-ნაწილაკები.

Rβ ჰაერი = 200 მ, Rβ Pb ≈ 3 მმ

β - - დაშლა ხდება ბუნებრივ და ხელოვნურ რადიოაქტიურ ბირთვებში. β + - მხოლოდ ხელოვნური რადიოაქტიურობით.

გადაადგილების წესი β - - დაშლისთვის:

გ) K - დაჭერა (ელექტრონული დაჭერა) - ბირთვი შთანთქავს ერთ-ერთ ელექტრონს, რომელიც მდებარეობს K გარსზე (ნაკლებად ხშირად.ლან მ) მისი ატომის, რის შედეგადაც ერთ-ერთი პროტონი გადაიქცევა ნეიტრონად, ხოლო ნეიტრინოს ასხივებს

სქემა K - გადაღება:

დატყვევებული ელექტრონის მიერ გამოთავისუფლებული სივრცე ელექტრონულ გარსში ივსება ელექტრონებით გადახურული ფენებიდან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება რენტგენის სხივები.

• γ-სხივები.

ჩვეულებრივ, ყველა სახის რადიოაქტიურობას თან ახლავს γ-სხივების გამოსხივება. γ-სხივები არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომელსაც აქვს ტალღის სიგრძე ანგსტრომის ერთი მეასედი λ’=~ 1-0,01 Å=10 -10 -10 -12 მ. γ-სხივების ენერგია მილიონ eV-ს აღწევს.

W γ ~ MeV

1eV=1.6 10 -19 ჯ

ბირთვი, რომელიც განიცდის რადიოაქტიურ დაშლას, როგორც წესი, აღმოჩნდება აღგზნებული და მის გადასვლას ძირითად მდგომარეობაში თან ახლავს γ - ფოტონის გამოსხივება. ამ შემთხვევაში γ-ფოტონის ენერგია განისაზღვრება პირობით

სადაც E 2 და E 1 არის ბირთვის ენერგია.

E 2 - ენერგია აღგზნებულ მდგომარეობაში;

E 1 - ენერგია ძირითად მდგომარეობაში.

მატერიის მიერ γ-სხივების შეწოვა განპირობებულია სამი ძირითადი პროცესით:

• ფოტოელექტრული ეფექტი (ერთად ჰვ < l MэB);
• ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილების წარმოქმნა;

ან

• გაფანტვა (კომპტონის ეფექტი) -

γ-სხივების შეწოვა ხდება ბუგერის კანონის მიხედვით:

სადაც μ არის ხაზოვანი შესუსტების კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია γ სხივების ენერგიებზე და გარემოს თვისებებზე;

І 0 არის დაცემის პარალელური სხივის ინტენსივობა;

მეარის სხივის ინტენსივობა სისქის ნივთიერების გავლის შემდეგ Xსმ.

γ-სხივები ერთ-ერთი ყველაზე გამჭოლი გამოსხივებაა. უმძიმესი სხივებისთვის (hvmax) ნახევრად შთანთქმის ფენის სისქე ტყვიაში 1,6 სმ, რკინაში 2,4 სმ, ალუმინის 12 სმ და მიწაში 15 სმ.

§2 რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი კანონი.

დაშლილი ბირთვების რაოდენობაdN ბირთვების თავდაპირველი რაოდენობის პროპორციულია ნდა დაშლის დროdt, dN~ ნ dt. რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი კანონი დიფერენციალური ფორმით:

კოეფიციენტს λ ეწოდება დაშლის მუდმივი მოცემული ტიპის ბირთვებისთვის. ნიშანი "-" ნიშნავს ამასdNუარყოფითი უნდა იყოს, რადგან დაუზიანებელი ბირთვების საბოლოო რაოდენობა საწყისზე ნაკლებია.

ამიტომ, λ ახასიათებს ბირთვების დაშლის ნაწილს დროის ერთეულზე, ანუ განსაზღვრავს რადიოაქტიური დაშლის სიჩქარეს. λ არ არის დამოკიდებული გარე პირობებზე, მაგრამ განისაზღვრება მხოლოდ ბირთვების შინაგანი თვისებებით. [λ]=s -1 .

რადიოაქტიური დაშლის ძირითადი კანონი ინტეგრალური ფორმით

სადაც ნ 0 - რადიოაქტიური ბირთვების საწყისი რაოდენობატ=0;

ნ- არადაშლილი ბირთვების რაოდენობა ერთდროულადტ;

λ არის რადიოაქტიური დაშლის მუდმივი.

დაშლის სიჩქარე პრაქტიკაში ფასდება არა λ, არამედ T 1/2 - ნახევარგამოყოფის პერიოდის გამოყენებით - დრო, რომლის დროსაც იშლება ბირთვების საწყისი რაოდენობის ნახევარი. ურთიერთობა T 1/2 და λ

T 1/2 U 238 = 4,5 10 6 წელი, T 1/2 Ra = 1590 წელი, T 1/2 Rn = 3.825 დღე დაშლის რაოდენობა ერთეულ დროში A \u003d -dN/ dtეწოდება მოცემული რადიოაქტიური ნივთიერების აქტივობას.

დან

შემდეგნაირად,

[A] \u003d 1 ბეკერელი \u003d 1 დაშლა / 1 წმ;

[A] \u003d 1Ci \u003d 1Curie \u003d 3.7 10 10 Bq.

საქმიანობის კანონის ცვლილება

სადაც A 0 = λ ნ 0 - თავდაპირველი აქტივობა დროულადტ= 0;

A - აქტივობა ერთ დროსტ.