umělé prvky. radioaktivní chemický prvek

Existují také omezení na existenci atomových jader ze strany supertěžkých prvků. Prvky se Z > 92 nebyly v přírodních podmínkách nalezeny. Výpočty založené na modelu kapky kapaliny předpovídají zmizení štěpné bariéry pro jádra se Z2/A ≈ 46 (okolo prvku 112). V problému syntézy supertěžkých jader je třeba vyčlenit dva okruhy otázek.

Jaké vlastnosti by měla mít supertěžká jádra? Budou v této oblasti Z a N magická čísla. Jaké jsou hlavní kanály rozpadu a poločasy rozpadu supertěžkých jader?
Jaké reakce by měly být použity pro syntézu supertěžkých jader, typy bombardovacích jader, očekávané průřezy, očekávané excitační energie sloučenina-jádro a deexcitační kanály?

Vzhledem k tomu, že ke vzniku supertěžkých jader dochází v důsledku úplné fúze cílového jádra a dopadající částice, je nutné vytvořit teoretické modely, které popisují dynamiku procesu fúze dvou kolidujících jader do složeného jádra.
Problém syntézy supertěžkých prvků úzce souvisí se skutečností, že jádra se Z,N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126 (magická čísla) mají zvýšenou stabilitu s ohledem na různé způsoby radioaktivního rozpadu. Tento jev je vysvětlen v rámci modelu skořápky - magická čísla odpovídají naplněným skořápkám. Přirozeně se nabízí otázka existence následujících magických čísel v Z a N. Pokud existují v oblasti NZ diagramu atomových jader N > 150, Z > 101, měla by být pozorována supertěžká jádra se zvýšenými poločasy, tj musí existovat ostrov stability. Na základě výpočtů provedených pomocí Woods-saského potenciálu s přihlédnutím ke spin-orbitální interakci se v práci ukázalo, že zvýšení stability jader by mělo být očekáváno u jádra se Z = 114, tedy dalšího naplněného protonu. obal odpovídá Z = 114, naplněný neutronový obal odpovídá číslu N ~ 184. Uzavřené obaly mohou výrazně zvýšit výšku štěpné bariéry a v důsledku toho prodloužit životnost jádra. Tedy v této oblasti jader (Z = 114, N ~ 184) by měl hledat Ostrov stability. Stejný výsledek byl nezávisle získán v .
Jádra se Z = 101–109 byla objevena před rokem 1986 a byla pojmenována: 101 - Md (Menelevium), 102 - No (Nobelium), 103 - Lr (Lawrencium), 104 - Rf (Rutherfordium, 106 - Sg (Seaborgium), 107 - Ns (Nielsborium), 108 - Hs (Hassium), 109 - Mt (Meitnerium). velký počet izotopy těžkých prvků (102-105), v roce 1997, rozhodnutím Valného shromáždění čisté a aplikované chemie, dostal prvek se Z = 105 název Dubnium (Db). Tento prvek se dříve nazýval Ha (Hannium).

Rýže. 12.3. Rozpadové řetězce izotopů Ds (Z = 110), Rg (Z = 111), Cn (Z = 112).

Nová etapa ve studiu supertěžkých jader začala v roce 1994, kdy se výrazně zvýšila účinnost detekce a zlepšila se technika pozorování supertěžkých jader. V důsledku toho byly detekovány izotopy Ds (Z = 110), Rg (Z = 111) a Cn (Z = 112).
Supertěžká jádra byla získána pomocí urychlených paprsků 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn a 82 Se. Jako cíle byly použity izotopy 208Pb a 209Bi. V Laboratoři jaderných reakcí byly syntetizovány různé izotopy prvku 110. G.N. Flerov pomocí reakce 244 Pu(34 S,5n) 272 110 a na GSI (Darmstadt) v reakci 208 Pb(62 Ni, n) 269 110. (obr. 12.3).
Důležitou roli při výrobě supertěžkých prvků hrají teoretické modely, s jejichž pomocí se počítají očekávané charakteristiky chemických prvků a reakce, při kterých mohou vznikat.
Na základě různých teoretických modelů byly vypočteny rozpadové charakteristiky supertěžkých jader. Výsledky jednoho z těchto výpočtů jsou znázorněny na Obr. 12.4. Jsou uvedeny poločasy rozpadů sudých-sudých supertěžkých jader s ohledem na spontánní štěpení (a), α-rozpad (b), β-rozpad (c) a pro všechny možné procesy rozpadu (d). Nejstabilnějším jádrem s ohledem na spontánní štěpení (obr. 12.4a) je jádro se Z = 114 a N = 184. Pro něj je poločas rozpadu s ohledem na spontánní štěpení ~10 16 let. U izotopů 114. prvku, které se od nejstabilnějších liší o 6-8 neutronů, se poločasy zkracují o
10-15 objednávek. Poločasy rozpadu vzhledem k α-rozpadu jsou uvedeny na Obr. 12,5b. Nejstabilnější jádro se nachází v oblasti Z = 114 a N = 184 (T 1/2 = 10 15 let).
Jádra stabilní s ohledem na β-rozpad jsou znázorněna na Obr. 12,4c tmavé tečky. Na Obr. Obrázek 12.4d ukazuje celkové poločasy, které pro sudá-sudá jádra umístěná uvnitř centrálního obrysu jsou ~10 5 let. Po zohlednění všech typů rozpadu se tedy ukazuje, že jádra v okolí Z = 110 a N = 184 tvoří „ostrov stability“. Jádro 294 110 má poločas rozpadu asi 10 9 let. Rozdíl mezi hodnotou Z a magickým číslem 114 předpovězeným skořápkovým modelem je způsoben konkurencí mezi štěpením (vzhledem k němuž je jádro se Z = 114 nejstabilnější) a α-rozpadem (vzhledem k němuž jádra s menší Z jsou stabilní). Lichá-sudá a sudá-lichá jádra mají poločas rozpadu vzhledem k
α-rozpad a spontánní štěpení se zvyšují a snižují s ohledem na β-rozpad. Je třeba poznamenat, že výše uvedené odhady silně závisí na parametrech použitých ve výpočtech a lze je považovat pouze za náznaky možnosti existence supertěžkých jader s dostatečně dlouhou životností pro jejich experimentální detekci.

Rýže. 12.4. Poločasy vypočtené pro sudá-sudá supertěžká jádra (čísla udávají poločasy v letech):
a - vzhledem ke spontánnímu štěpení, b - α-rozpad, c - e-záchyt a β-rozpad, d - pro všechny procesy rozpadu

Výsledky ještě dalšího výpočtu rovnovážného tvaru supertěžkých jader a jejich poločasů jsou na Obr. 12.5, 12.6. Na Obr. 12.5 ukazuje závislost rovnovážné deformační energie na počtu neutronů a protonů pro jádra se Z = 104-120. Deformační energie je definována jako rozdíl mezi energiemi jader v rovnovážném a kulovém tvaru. Z těchto dat je vidět, že oblasti Z = 114 a N = 184 by měly obsahovat jádra, která mají v základním stavu kulový tvar. Všechna dosud objevená supertěžká jádra (na obr. 12.5 znázorněna tmavými diamanty) jsou deformovaná. Světlé diamanty vykazují jádra, která jsou stabilní s ohledem na β-rozpad. Tato jádra se musí rozpadat v důsledku α-rozpadu nebo štěpení. Hlavním rozpadovým kanálem by měl být α-rozpad.

Poločasy pro sudé-sudé β-stabilní izotopy jsou uvedeny na Obr. 12.6. Podle těchto předpovědí se u většiny jader očekávají poločasy mnohem delší než u již objevených supertěžkých jader (0,1–1 ms). Například pro jádro 292 Ds se předpovídá životnost ~51 let.
Stabilita supertěžkých jader tedy podle moderních mikroskopických výpočtů prudce roste s přibližováním se k magickému číslu neutronů N = 184. Donedávna byl jediným izotopem prvku Z = 112Cn (kopernicium) izotop 277Cn, který má poloviční -životnost 0,24 ms. Těžší izotop 283 Cn byl syntetizován v reakci studené fúze 48 Ca + 238 U. Doba ozařování 25 dní. Celkový počet 48 Ca iontů na terči je 3,5 10 18 . Byly registrovány dva případy, které byly interpretovány jako spontánní štěpení vzniklého izotopu 283 Cn. Poločas tohoto nového izotopu byl odhadnut na T1/2 = 81 s. Je tedy vidět, že zvýšení počtu neutronů v izotopu 283 Cn oproti izotopu 277 Cn o 6 jednotek zvyšuje životnost o 5 řádů.
Na Obr. 12.7, převzato z práce, jsou experimentálně naměřené doby rozpadu α porovnány s výsledky teoretických výpočtů založených na modelu kapky kapaliny bez zohlednění struktury obalu jader. Je vidět, že u všech těžkých jader, s výjimkou lehkých izotopů uranu, prodlužují skořápkové efekty u většiny jader poločas rozpadu o 2–5 řádů. Struktura obalu jádra má ještě silnější vliv na poločasy ve srovnání se spontánním štěpením. Nárůst poločasu rozpadu izotopů Pu je o několik řádů a zvyšuje se u izotopu 260 Sg.

Rýže. 12.7. Experimentálně naměřené (● exp) a teoreticky vypočítané (○ Y) poločasy transuranových prvků na základě modelu kapky kapaliny bez zohlednění struktury obalu jádra. Horní obrázek ukazuje poločasy rozpadu α, dolní obrázek ukazuje poločasy spontánního štěpení.

Na Obr. Obrázek 12.8 ukazuje naměřenou dobu života izotopů Sg (Z = 106) seaborgia ve srovnání s předpověďmi z různých teoretických modelů. Je pozoruhodné, že životnost izotopu s N = 164 klesá téměř o řád ve srovnání s životností izotopu s N = 162.
Nejbližšího přiblížení k ostrůvku stability lze dosáhnout při reakci 76 Ge + 208 Pb. Supertěžké téměř kulovité jádro může vzniknout fúzní reakcí následovanou emisí γ-kvant nebo jednoho neutronu. Podle odhadů by se výsledné jádro 284 114 mělo rozpadnout s emisí α-částic s poločasem ~ 1 ms. Dodatečné informace obsazení obalu v oblasti N = 162 lze získat studiem α-rozpadů jader 271 Hs a 267 Sg. U těchto jader se předpokládají poločasy 1 min. a 1 hodina. U jader 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271 273 Ds se očekává izomerie, jejíž příčinou je plnění podslupek s j = 1/2 a j = 13/2 v oblasti N = 162 pro jádra deformovaná v základní stav.

Na Obr. Obrázek 12.9 ukazuje experimentálně naměřené excitační funkce pro vznik prvků Rf (Z = 104) a Hs (Z = 108) pro fúzní reakce dopadajících iontů 50 Ti a 56 Fe s cílovým jádrem 208 Pb.
Výsledné složené jádro se ochladí emisí jednoho nebo dvou neutronů. Informace o excitačních funkcích fúzních reakcí těžkých iontů jsou důležité zejména pro získání supertěžkých jader. Při fúzní reakci těžkých iontů je nutné přesně vyvážit působení Coulombových sil a sil povrchového napětí. Pokud energie dopadajícího iontu není dostatečně velká, pak minimální přibližovací vzdálenost nebude stačit pro sloučení binárního jaderného systému. Pokud je energie dopadající částice příliš vysoká, pak bude mít výsledný systém vysokou excitační energii a s vysokou pravděpodobností se rozpadne na fragmenty. Slučování efektivně probíhá v poměrně úzkém energetickém rozsahu srážejících se částic.

Obr.12.10. Schéma potenciálů při fúzi 64 Ni a 208 Pb.

Zvláště zajímavé jsou fúzní reakce s emisí minimálního počtu neutronů (1–2). v syntetizovaných supertěžkých jádrech je žádoucí mít největší poměr N/Z. Na Obr. 12.10 ukazuje fúzní potenciál pro jádra při reakci 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds. Nejjednodušší odhady ukazují, že pravděpodobnost tunelového efektu pro jadernou fúzi je ~10–21, což je mnohem nižší než pozorovaný průřez. To lze vysvětlit následovně. Ve vzdálenosti 14 fm mezi středy jader je počáteční kinetická energie 236,2 MeV zcela kompenzována Coulombovým potenciálem. V této vzdálenosti jsou v kontaktu pouze nukleony umístěné na povrchu jádra. Energie těchto nukleonů je malá. Je tedy vysoká pravděpodobnost, že nukleony nebo páry nukleonů opustí dráhy v jednom jádru a přesunou se do volných stavů jádra partnera. Přenos nukleonů z jádra projektilu do jádra cíle je obzvláště atraktivní, když je jako cíl použit dvojitý magický izotop olova 208Pb. V 208 Pb se zaplní protonová podslupka h 11/2 a neutronová podslupka h 9/2 a i 13/2. Zpočátku je přenos protonů stimulován přitažlivými silami proton-proton a po naplnění podslupky h 9/2 - silami přitažlivosti proton-neutron. Podobně se neutrony přesouvají do volné podslupky i 11/2, jsou přitahovány neutrony z již naplněné podslupky i 13/2. Kvůli párové energii a velké orbitální hybnosti je přenos páru nukleonů pravděpodobnější než přenos jediného nukleonu. Po přenosu dvou protonů z 64 Ni 208 Pb se Coulombova bariéra sníží o 14 MeV, což podporuje užší kontakt mezi interagujícími ionty a pokračování procesu přenosu nukleonů.
V dílech [V.V. Volkov. Jaderné reakce hlubokých nepružných přenosů. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. Řada AN SSSR fiz., 1986 v. 50 s. 1879] podrobně studoval mechanismus fúzní reakce. Ukazuje se, že již ve fázi záchytu vzniká po úplném rozptýlení kinetické energie dopadající částice binární jaderný systém a nukleony jednoho z jader se postupně přenášejí slupka po slupce do jádra dalšího. To znamená, že struktura obalu jader hraje významnou roli při tvorbě složeného jádra. Na základě tohoto modelu bylo možné adekvátně popsat excitační energii složených jader a průřez pro vznik prvků Z = 102–112 v reakcích studené fúze.
Pokrok v syntéze transuraniových prvků Z = 107–112 byl tedy spojen s „objevem“ reakcí studené fúze, při nichž byly magické izotopy 208Pb a 209Bi ozářeny ionty se Z = 22–30. Jádro vzniklé při reakci studené fúze se slabě zahřívá a ochlazuje v důsledku emise jednoho neutronu. Tak byly poprvé získány izotopy chemických prvků se Z = 107–112. Tyto chemické prvky byly získány v období 1978–1998. v Německu na účelovém urychlovači ve výzkumném centru GSI v Darmstadtu. Další postup - k těžším jádrům - touto metodou se však ukazuje jako obtížný kvůli růstu potenciální bariéry mezi kolidujícími jádry. Proto byl v Dubně realizován další způsob získávání supertěžkých jader. Jako nejtěžší izotopy uměle získaných chemických prvků byly použity plutonium Pu (Z = 94), americium Am (Z = 95), curium Cm (Z = 96), berkelium Bk (Z = 97) a kalifornium Cf (Z = 98). cíle.. Jako urychlené ionty byl zvolen izotop vápníku 48Ca (Z = 20). Schematický pohled na separátor a detektor zárodků zpětného rázu je znázorněn na Obr. 12.11.

Rýže. 12.11. Schematický pohled na recoil separátor používaný pro experimenty na syntéze supertěžkých prvků v Dubně.

Magnetický separátor jader zpětného rázu snižuje pozadí vedlejších produktů reakce faktorem 105–107. Registrace reakčních produktů byla provedena pomocí polohově citlivého křemíkového detektoru. Byla měřena energie, souřadnice a doba letu zpětných jader. Po zastavení by všechny následné signály z detekovaných rozpadových částic měly pocházet z bodu zastavení implantovaného jádra. Vyvinutá technika umožnila s vysokou mírou spolehlivosti (≈ 100 %) navázat spojení mezi supertěžkým jádrem zastaveným v detektoru a produkty jeho rozpadu. Pomocí této techniky se supertěžké prvky s
Z = 110–118 (tabulka 12.2).
Tabulka 12.2 ukazuje charakteristiky supertěžkých chemických prvků se Z = 110–118: hmotnostní číslo A, m je přítomnost izomerního stavu v izotopu s hmotnostním číslem A, spin-parita JP , jaderná vazebná energie Eb, specifická vazebná energie ε , neutronová separační energie Bn a protonu Bp, poločas T 1/2 a hlavní rozpadové kanály.
Chemické prvky Z > 112 ještě nemají názvy a jsou uváděny v uznávaných mezinárodních označeních.

Tabulka 12.2

Charakteristika supertěžkých chemických prvků Z = 110–118

XX-A-m	JP	Hmotnost jádro, MeV	E sv, MeV	ε, MeV	B n, MeV	B p , MeV	T 1/2	Rozpadající se módy
Z = 110 − darmstadt
Ds-267		248787.19	1934.5	7.2		0.7	2,8 ac	α ≈100 %
Ds-268	0 +	249718.08	1943.2	7.3	8.7	1.3	100 ac	α ≈
Ds-269		250650.86	1950.0	7.2	6.8	1.3	179 ak	α 100 %
Ds-270	0 +	251581.97	1958.4	7.3	8.5		0,10 ms	a ≈100 %, SF< 0.20%
Ds-270-m		251583.07	1957.3	7.2			6,0 ms	α >70 %, IT ≤ 30 %
Ds-271		252514.72	1965.2	7.3	6.8	2.2	1,63 ms	α ≈100 %
Ds-271-m		252514.72	1965.2	7.3			69 ms	IT?, α >0 %
Ds-272	0 +	253446.46	1973.1	7.3	7.8	2.5	1 s	SF
Ds-273		254380.32	1978.8	7.2	5.7	2.5	0,17 ms	α ≈100 %
Ds-274	0 +	255312.45	1986.2	7.2	7.4	3.0	2 s	α?, SF?
Ds-275		256246.44	1991.8	7.2	5.6	2.9	2 s	α?
Ds-276	0 +	257178.73	1999.1	7.2	7.3	3.2	5 s	SF?, α?
Ds-277		258112.63	2004.7	7.2	5.7	3.1	5 s	α?
Ds-278	0 +	259044.92	2012.0	7.2	7.3		10 s	SF?, α?
Ds-279		259978.62	2017.9	7.2	5.9		0,18 s	SF ≈90 %, α ≈10 %
Ds-281		261844.60	2031.0	7.2			9,6 s	SF ≈100 %
Z \u003d 111 - rentgen
Rg-272		253452.75	1965.5	7.2		0.2	3,8 ms	α ≈100 %
Rg-273		254384.34	1973.5	7.2	8.0	0.4	5 ms	α?
Rg-274		255317.74	1979.6	7.2	6.2	0.9	6,4 ms	α ≈100 %
Rg-275		256249.53	1987.4	7.2	7.8	1.2	10 ms	α?
Rg-276		257183.22	1993.3	7.2	5.9	1.5	100 ms	SF?, α?
Rg-277		258115.72	2000.4	7.2	7.1	1.3	1 s	α?, SF?
Rg-278		259049.11	2006.5	7.2	6.2	1.8	4,2 ms	α ≈100 %, SF
Rg-279		259981.41	2013.8	7.2	7.3	1.8	0,17 s	α ≈100 %
Rg-280		260914.80	2020.0	7.2	6.2	2.1	3,6 s	α ≈100 %
Rg-281		261847.09	2027.2	7.2	7.3		1 m	α?, SF?
Rg-282		262780.59	2033.3	7.2	6.1	2.3	4 m	SF?, α?
Rg-283		263712.98	2040.5	7.2	7.2		10 m	SF?, α?
Z = 112 − Koperník
cn-277		258119.32	1995.5	7.2		2.2	0,69 ms	α ≈100 %
cn-278	0 +	259051.20	2003.1	7.2	7.7	2.8	10 ms	SF?, α?
cn-279		259984.69	2009.2	7.2	6.1	2.7	0,1 s	SF?, α?
cn-280	0 +	260916.69	2016.8	7.2	7.6	3.0	1 s	α?, SF?
cn-282	0 +	262782.18	2030.4	7.2		3.2	0,50 ms	SF ≈100 %
cn-283		263715.57	2036.6	7.2	6.2	3.3	4,0 s	α ≥ 90 %, SF ≤ 10 %
cn-284	0 +	264647.66	2044.1	7.2	7.5	3.6	101 ms	SF ≈100 %
cn-285		265580.76	2050.5	7.2	6.5		34 s	α ≈100 %
Z = 113
Uut-278							0,24 ms	α 100 %
Uut-283		263719.46	2031.4	7.2		1.0	100 ms	α 100 %
Uut-284		264652.45	2038.0	7.2	6.6	1.4	0,48 s	α ≈100 %
Uut-285		265584.55	2045.5	7.2	7.5	1.4	2 m	α?, SF?
Uut-286		266517.64	2051.9	7.2	6.5	1.4	5 m	α?, SF?
Uut-287		267449.64	2059.5	7.2	7.6		20 m	α?, SF?
Z = 114
Uuq-286	0 +	266520.33	2048.0	7.2		2.5	0,16 s	SF ≈60 %, α ≈40 %
Uuq-287		267453.42	2054.4	7.2	6.5	2.5	0,51 s	α ≈100 %
Uuq-288	0 +	268385.02	2062.4	7.2	8.0	2.9	0,80 s	α ≈100 %
Uuq-289		269317.91	2069.1	7.2	6.7		2,7 s	α ≈100 %
Z = 115
Uup-287		267458.11	2048.4	7.1		0.5	32 ms	α 100 %
Uup-288		268390.81	2055.3	7.1	6.9	0.9	87 ms	α 100 %
Uup-289		269322.50	2063.2	7.1	7.9	0.8	10 s	SF?, α?
Uup-290		270255.30	2070.0	7.1	6.8	0.9	10 s	SF?, α?
Uup-291		271187.09	2077.7	7.1	7.8		1 m	α?, SF?
Z = 116
Uuh-290	0 +	270258.98	2065.0	7.1		1.8	15 ms	α ≈100 %
Uuh-291		271191.78	2071.7	7.1	6.8	1.8	6,3 ms	α 100 %
Uuh-292	0 +	272123.07	2080.0	7.1	8.3	2.3	18 ms	α ≈100 %
Uuh-293							53 ms	α ≈100 %
Z = 117
Uus-291		271197.37	2064.9	7.1		-0.1	10 ms	SF?, α?
Uus-292		272129.76	2072.0	7.1	7.2	0.3	50 ms	SF?, α?
Z = 118
Uuo-294	0 +						1,8 ms	α ≈100 %

Na Obr. 12.12 ukazuje všechny známé nejtěžší izotopy se Z = 110–118, získané při fúzních reakcích, což ukazuje na experimentálně naměřený poločas. Je zde znázorněna i teoreticky předpovězená poloha ostrova stability (Z = 114, N = 184).

Rýže. 12.12. N-Z diagram prvků Z = 110–118.

Získané výsledky jednoznačně ukazují na zvýšení stability izotopů při přiblížení k jádru dvojité magie (Z = 114, N = 184). Přidání 7–8 neutronů k jádrům se Z = 110 a 112 zvyšuje poločas rozpadu z 2,8 as (Ds-267) na ≈ 10 s (Ds-168, Ds 271). Poločas T 1/2 (272 Rg, 273 Rg) ≈ 4–5 ms se zvyšuje na T 1/2 (283 Rg) ≈ 10 min. Nejtěžší izotopy prvků Z = 110–112 obsahují ≈ 170 neutronů, což je stále daleko od magického čísla N = 184. Všechny nejtěžší izotopy se Z > 111 a N > 172 se rozpadají převážně v důsledku
α-rozpad, spontánní štěpení je vzácnější rozpad. Tyto výsledky jsou v dobré shodě s teoretickými předpověďmi.
V laboratoři jaderné reakce jim. G.N. Flerov (Dubna), byl syntetizován prvek se Z = 114. Reakce byla použita

Identifikace 289 114 jádra byla provedena pomocí řetězce α-rozpadů. Experimentální odhad poločasu rozpadu izotopu 289 114 ~30 s. Získaný výsledek je v dobré shodě s předchozími výpočty.
Při syntéze prvku 114 v reakci 48 Cu + 244 Pu byl pozorován maximální výtěžek izotopů se Z = 114 v kanálu s vypařováním tří neutronů. V tomto případě byla excitační energie složeného jádra 289 114 35 MeV.
Teoreticky předpokládaná sekvence rozpadů, ke kterým dochází u jádra 296 116, vzniklého reakcí 248 Cm + 48 Ca → 296 116, je znázorněna na obr. 12.13

Rýže. 12.13. Schéma rozpadu jádra 296 116.

Izotop 296 116 se ochlazuje v důsledku emise čtyř neutronů a mění se na izotop 292 116, který se pak s 5% pravděpodobností v důsledku dvou po sobě jdoucích e-záchytů změní na izotop 292 114. α-rozpadu (T 1/2 = 85 dní) se izotop 292 114 přemění na izotop 288 112. Ke vzniku izotopu 288 112 také dochází kanálem

Konečné jádro 288 112, vytvořené jako výsledek obou řetězců, má poločas rozpadu asi 1 hodinu a rozpadá se v důsledku spontánního štěpení. S přibližně 10% pravděpodobností může alfa rozpad izotopu 288 114 vyústit ve vznik izotopu 284 112. Výše uvedené periody a rozpadové kanály byly získány výpočtem.
Na Obr. 12.14 ukazuje řetězec po sobě jdoucích α-rozpadů izotopu 288 115, měřený v experimentech v Dubně. ER je energie jádra zpětného rázu implantovaného do polohově citlivého křemíkového detektoru. Lze zaznamenat dobrou shodu v poločasech a energiích rozpadů α tři experimenty, který udává spolehlivost metody pro identifikaci supertěžkých prvků pomocí měření spekter α-částic.

Rýže. 12.14. Řetězec po sobě jdoucích α-rozpadů izotopu 288 115, měřeno v experimentech v Dubně.

Nejtěžší přijato v laboratorní podmínky V reakci byl syntetizován prvek se Z = 118

48Ca + 249Cf → 294 118 + 3n.

Při iontové energii v blízkosti Coulombovy bariéry byly pozorovány tři případy vzniku prvku 118. 294 118 jader bylo implantováno do křemíkového detektoru a byl pozorován řetězec po sobě jdoucích α-rozpadů. Průřez pro výrobu prvku 118 byl ~2 pikobarny. Poločas rozpadu izotopu 293 118 je 120 ms.
Na Obr. 12.15 ukazuje teoreticky vypočítaný řetězec po sobě jdoucích α-rozpadů izotopu 293 118 a ukazuje poločasy rozpadů dceřiných jader vzniklých v důsledku α-rozpadů.

Rýže. 12.15. Řetězec po sobě jdoucích α-rozpadů izotopu 293 118.
Jsou uvedeny střední doby života dceřiných jader produkovaných v důsledku α-rozpadů.

Při analýze různých možností vzniku supertěžkých prvků při reakcích s těžkými ionty je třeba vzít v úvahu následující okolnosti.

Je potřeba vytvořit jádro s dostatečně velkým poměrem počtu neutronů k počtu protonů. Proto by měly být jako dopadající částice zvoleny těžké ionty s velkým N/Z.
Je nutné, aby výsledné složené jádro mělo nízkou excitační energii a malou hodnotu momentu hybnosti, protože jinak se sníží efektivní výška štěpné bariéry.
Je nutné, aby výsledné jádro mělo tvar blízký kulovému, protože i nepatrná deformace povede k rychlému štěpení supertěžkého jádra.

Velmi slibnou metodou pro získání supertěžkých jader jsou reakce typu 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. Na Obr. 12.16 ukazuje odhadované průřezy pro tvorbu transuraniových prvků při ozáření cílů z 248 Cm, 249 Cf a 254 Es urychlenými ionty 238 U. Obr. V těchto reakcích již byly získány první výsledky o průřezech pro tvorbu prvků se Z > 100. Pro zvýšení výtěžků studovaných reakcí byly tloušťky terčů voleny tak, aby reakční produkty zůstaly zachovány. v cíli. Po ozáření byly od terče odděleny jednotlivé chemické prvky. V získaných vzorcích byly několik měsíců registrovány α-rozpadové produkty a štěpné fragmenty. Data získaná za použití urychlených iontů uranu jasně naznačují zvýšení výtěžku těžkých transuranových prvků ve srovnání s lehčími bombardovacími ionty. Tato skutečnost je nesmírně důležitá pro řešení problému syntézy supertěžkých jader. Navzdory obtížím při práci s odpovídajícími cíli vypadají prognózy pohybu směrem k velkému Z poměrně optimisticky.

Rýže. 12.16. Odhady průřezů pro tvorbu transuraniových prvků při reakcích 238 U s 248 Cm, 249 Cf a 254 Es

Postup do oblasti supertěžkých jader v minulé roky se ukázalo být úžasně působivé. Všechny pokusy o objevení Ostrova stability jsou však zatím neúspěšné. Pátrání po něm intenzivně pokračuje.
Struktura obalu atomových jader hraje významnou roli ve zvyšování stability supertěžkých jader. Magická čísla Z ≈ 114 a N ≈ 184, pokud skutečně existují, mohou vést k výraznému zvýšení stability atomových jader. Podstatné je také to, že k rozpadu supertěžkých jader dojde v důsledku α-rozpadu, což je důležité pro vývoj experimentálních metod pro detekci a identifikaci nových supertěžkých jader.

Možnost č. 17288

Při plnění úkolů s krátkou odpovědí zadávejte do pole odpovědi číslo, které odpovídá číslu správné odpovědi, nebo číslo, slovo, posloupnost písmen (slov) nebo číslic. Odpověď by měla být psána bez mezer nebo jakýchkoli dalších znaků. Oddělte zlomkovou část od celé desetinné čárky. Jednotky měření nejsou vyžadovány.

Pokud je možnost nastavena učitelem, můžete do systému zadávat nebo nahrávat odpovědi na úkoly s podrobnou odpovědí. Učitel uvidí výsledky úkolů s krátkými odpověďmi a bude moci ohodnotit nahrané odpovědi k úkolům s dlouhými odpověďmi. Body udělené učitelem se zobrazí ve vašich statistikách.

Verze pro tisk a kopírování v MS Word

Z kurzu chemie znáte následující metody dělení směsí: usazování, filtrace, destilace (destilace), působení magnetu, odpařování, krystalizace. Obrázky 1-3 ukazují příklady některých z těchto metod.


Rýže. jeden	Rýže. 2	Rýže. 3

Kterou z následujících metod separace směsí lze použít k čištění:

1) ethanol a voda;

2) voda a písek?

Do tabulky zaznamenejte číslo obrázku a název odpovídající metody dělení směsi.

Obrázek ukazuje schéma rozložení elektronů přes energetické hladiny atomu určitého chemického prvku.

Na základě navrženého schématu proveďte následující úkoly:

1) definovat chemický prvek, jehož atom má takovou elektronovou strukturu;

2) uveďte číslo období a číslo skupiny v Periodickém systému chemických prvků D.I. Mendělejev, ve kterém se tento prvek nachází;

3) určit, zda jednoduchá látka tvořící tento chemický prvek patří mezi kovy nebo nekovy.

Své odpovědi zaznamenejte do tabulky.

Periodický systém chemických prvků DI Mendělejeva je bohatým úložištěm informací o chemických prvcích, jejich vlastnostech a vlastnostech jejich sloučenin, o vzorcích změn těchto vlastností, o metodách získávání látek, jakož i o jejich přítomnosti v přírodě. . Je například známo, že s nárůstem pořadového čísla chemického prvku v periodách se poloměry atomů zmenšují a ve skupinách se zvětšují.

Vzhledem k těmto vzorům uspořádejte následující prvky v pořadí podle rostoucích atomových poloměrů: Zapište označení prvků v požadovaném pořadí.

Ve své odpovědi uveďte označení prvků, oddělte &. Například 11 a 22.

Odpovědět:

Níže uvedená tabulka uvádí charakteristické vlastnosti látek, které mají molekulární a iontovou strukturu. Charakteristické vlastnosti látek

Použitím tato informace, určit strukturu látek jodovodík a uhličitan
vápník

Svou odpověď napište do vyhrazeného prostoru:

1) jodovodík

2) uhličitan vápenatý

Určete, do které třídy/skupiny patří anorganické látky, jehož vzorce jsou uvedeny v tabulce. Do prázdných buněk tabulky zadejte názvy skupin / tříd, do kterých tato látka patří.

Třída/ skupina
Vzorec látek

1) Sestavte v textu specifikovanou molekulovou rovnici pro reakci získávání železa z hematitu.

2) Závisí charakteristika získaného železa na množství přidaného koksu?

1) Napište molekulovou rovnici pro reakci železa a kyseliny dusičné.

2) Jak zlepšuje legování s jinými kovy chemickou odolnost železa?

Přečtěte si následující text a dokončete úkoly 6-8.

Železo je jedním z nejpoužívanějších kovů člověkem. Používá se jak u těžkých, tak i lehký průmysl např. ve stavebnictví, obraně, zemědělství atd.

Železo v průmyslu se získává ze železné rudy, která se skládá převážně z hematitu (Fe 2 O 3). K tomu se do vysoké pece umístí ruda, koks (C), který projde při zahřátí oxidem uhelnatým, a další přísady, které vám umožní zbavit se nežádoucích nečistot.

Takto získané železo se ve své čisté formě často nepoužívá, protože je chemicky nestabilní a obvykle se během výrobního procesu leguje různými přísadami, jako je nikl. Pokud se tak nestane, ocel může oxidovat na vzduchu při vysoké vlhkosti nebo teplotě a také dobře reaguje s kyselinami.

K ochraně kovového povrchu se také často používají techniky elektrochemické nebo chemické pasivace. Železo lze například pasivovat koncentrovanou kyselinou dusičnou nebo sírovou, ale zředěné kyseliny s kovem dobře reagují.

Řešení úkolů s podrobnou odpovědí nejsou automaticky kontrolována.
Na další stránce budete požádáni, abyste je sami zkontrolovali.

1) Napište zkrácenou iontovou rovnici pro reakci mezi železem a kyselinou dusičnou.

2) Jak pasivace pomáhá zlepšit chemickou odolnost kovu?

Přečtěte si následující text a dokončete úkoly 6-8.

Železo je jedním z nejpoužívanějších kovů člověkem. Používá se v těžkém i lehkém průmyslu, jako je stavebnictví, obrana, zemědělství atd.

Řešení úkolů s podrobnou odpovědí nejsou automaticky kontrolována.
Na další stránce budete požádáni, abyste je sami zkontrolovali.

Schéma redoxní reakce je uvedeno:

1. Proveďte elektronickou rovnováhu této reakce.

2. Specifikujte oxidační činidlo a redukční činidlo.

3. Uspořádejte koeficienty v reakční rovnici.

Řešení úkolů s podrobnou odpovědí nejsou automaticky kontrolována.
Na další stránce budete požádáni, abyste je sami zkontrolovali.

Schéma transformací je uvedeno: → → →

Napište molekulové rovnice reakcí, kterými lze tyto přeměny provést.

Řešení úkolů s podrobnou odpovědí nejsou automaticky kontrolována.
Na další stránce budete požádáni, abyste je sami zkontrolovali.

Přiřadit třídu organická hmota a vzorec jeho zástupce: pro každou pozici označenou písmenem vyberte odpovídající pozici označenou číslem.

Technecium

TECHNETIUM-Jsem; m[z řečtiny. technetos - umělý] Chemický prvek (Tc), stříbrošedý radioaktivní kov získávaný z odpadu jaderného průmyslu.

◁ Technecium, tl, tl.

technecium

(lat. Technecium), chemický prvek skupiny VII periodického systému. Radioaktivní, nejstabilnější izotopy jsou 97 Tc a 99 Tc (poločas rozpadu 2,6 10 6 a 2,12 10 5 let). První uměle získaný prvek; syntetizovali italští vědci E. Segre a C. Perriez v roce 1937 bombardováním jader molybdenu deuterony. Pojmenováno z řeckého technētós – umělý. Stříbrně šedý kov; hustota 11,487 g / cm 3, t pl 2200 °C. V přírodě se vyskytuje v malém množství v uranových rudách. Spektrálně detekováno na Slunci a některých hvězdách. Získává se z odpadu jaderného průmyslu. Katalyzátorová složka. Izotop 99 m Tc se používá v diagnostice mozkových nádorů, při studiích centrální a periferní hemodynamiky.

TECHNETIUM

TECHNETIUM (lat. Technecium, z řeckého technetos - umělý), Ts (čti "technecium"), první uměle získaný radioaktivní chemický prvek, atomové číslo 43. Nemá žádné stabilní izotopy. Radioizotopy s nejdelší životností: 97 Tc (T 1/2 2,6 10 6 let, záchyt elektronů), 98 Tc (T 1/2 1,5 10 6 let) a 99 Tc (T 1/2 2,12 let) 10 5 let). Praktická hodnota má jaderný izomer 99m Tc s krátkou životností (T 1/2 6,02 hodiny).
Konfigurace dvou vnějších elektronových vrstev je 4s 2 p 6 d 5 5s 2 . Úrovně oxidace od -1 do +7 (valence I-VII); nejstabilnější +7. Nachází se ve skupině VIIB v 5. období Periodické tabulky prvků. Poloměr atomu je 0,136 nm, iont Tc 2+ je 0,095 nm, iont Tc 4+ je 0,070 nm a iont Tc 7+ je 0,056 nm. Sekvenční ionizační energie 7,28, 15,26, 29,54 eV. Elektronegativita podle Paulinga (cm. PAULING Linus) 1,9.
D. I. Mendělejev (cm. MENDELEEV Dmitrij Ivanovič) při vytváření periodického systému nechal v tabulce prázdnou buňku pro technecium, těžký analog manganu ("ekamargan"). Technecium získali v roce 1937 K. Perrier a E. Segré bombardováním molybdenové desky deuterony (cm. DEUTRON). V přírodě se technecium vyskytuje v zanedbatelném množství v uranových rudách, 5·10 -10 g na 1 kg uranu. Spektrální čáry technecia byly nalezeny ve spektrech Slunce a dalších hvězd.
Technecium se izoluje ze směsi štěpných produktů 235 U - odpadu z jaderného průmyslu. Při zpracování vyhořelého jaderného paliva se technecium získává metodami iontové výměny, extrakce a frakčního srážení. Kovové technecium se získává redukcí jeho oxidů vodíkem při 500 °C. Světová produkce technecia dosahuje několika tun ročně. Pro výzkumné účely se používají radionuklidy technecia s krátkou životností: 95 m Тс( T 1/2 = 61 dní), 97m Tc (T 1/2 = 90 dní), 99m Tc.
Technecium - stříbřitě šedý kov s šestihrannou mřížkou, A=0,2737 nm, c= 0,4391 nm. Bod tání 2200°C, bod varu 4600°C, hustota 11,487 kg/dm 3 . Technecium je chemicky podobné rheniu. Hodnoty standardních elektrodových potenciálů: Ts(VI)/Ts(IV) páry 0,83 V, Ts(VII)/Ts(VI) páry 0,65 V, Ts(VII)/Ts(IV) páry 0,738 V.
Při spalování Tc v kyslíku (cm. KYSLÍK) vzniká žlutá vyšší kysličník Ts207. Jeho roztokem ve vodě je kyselina technetická NTSO 4 . Při odpařování se tvoří tmavě hnědé krystaly. Soli kyseliny technetické - technatany (technatan sodný NaTcO 4 , technatan draselný KTcO 4 , technatan stříbrný AgTcO 4 ). Při elektrolýze roztoku kyseliny technetické se uvolňuje oxid TcO 2, který se zahříváním v kyslíku mění na Tc 2 O 7.
Interakce s fluorem, (cm. FLUOR) Tc tvoří zlatožluté krystaly hexafluoridu technecia TcF 6 smíchaného s TcF 5 pentafluoridem. Byly získány oxyfluoridy technecia TcOF 4 a TcO 3 F. Chlorací technecia se získá směs hexachloridu TcCl6 a tetrachloridu TcCl4. Oxychloridy technecia TCO 3 Cl a TCOCl 3 byly syntetizovány. Sulfidy jsou známé (cm. SULFIDY) technecium Tc2S7 a TcS2, karbonyl Tc2(CO)10. Tc reaguje s dusíkem, (cm. KYSELINA DUSIČNÁ) koncentrovaná sírová (cm. KYSELINA SÍROVÁ) kyseliny a aqua regia (cm. LUČAVKA KRÁLOVSKÁ). Pertechnáty se používají jako inhibitory koroze pro měkkou ocel. Izotop 99 m Tc se využívá v diagnostice mozkových nádorů, při studiu centrální a periferní hemodynamiky (cm. HEMODYNAMIKA).

encyklopedický slovník . 2009 .

Synonyma:

Podívejte se, co je „technecium“ v jiných slovnících:

Tabulka nuklidů Obecná informace Název, symbol Technecium 99, 99Tc Neutrony 56 Protony 43 Vlastnosti nuklidů Atomová hmotnost 98,9062547 (21) ... Wikipedia

- (symbol Tc), stříbrno-šedý kov, RADIOAKTIVNÍ PRVEK. Poprvé byl získán v roce 1937 ostřelováním jader MOLYBDENU deuterony (jádra atomů DUTERIA) a byl prvním prvkem syntetizovaným v cyklotronu. Technecium se nachází v potravinách...... Vědeckotechnický encyklopedický slovník

TECHNETIUM- uměle syntetizovaný radioaktivní chem. prvek, symbol Tc (lat. Technetium), at. n. 43, v. m. 98,91. T. se získává v dostatečně velkém množství při štěpení uranu 235 na jaderné reaktory; podařilo získat asi 20 izotopů T. Jeden z ... ... Velká polytechnická encyklopedie

- (Technecium), Tc, umělý radioaktivní prvek skupiny VII periodického systému, atomové číslo 43; kov. Obdrželi italští vědci C. Perrier a E. Segre v roce 1937 ... Moderní encyklopedie

- (lat. Technecium) Tc, chemický prvek skupiny VII periodické soustavy, atomové číslo 43, atomová hmotnost 98,9072. Radioaktivní, nejstabilnější izotopy jsou 97Tc a 99Tc (poločas rozpadu 2.6.106 a 2.12.105 let). Za prvé… … Velký encyklopedický slovník

- (lat. Technecium), Tc radioaktivní. chem. prvek skupiny VII periodický. Mendělejevovy soustavy prvků, at. číslo 43, první z uměle získaných chem. Prvky. Naíb. radionuklidy s dlouhou životností 98Tc (T1 / 2 = 4,2 106 let) a dostupné ve značném množství ... ... Fyzická encyklopedie

Exist., počet synonym: 3 kov (86) ekamargan (1) prvek (159) Slovník synonym ... Slovník synonym

Technecium- (Technecium), Tc, umělý radioaktivní prvek skupiny VII periodického systému, atomové číslo 43; kov. Obdrželi italští vědci C. Perrier a E. Segre v roce 1937. ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

43 Molybden ← Technecium → Ruthenium ... Wikipedie

- (lat. Technecium) Te, radioaktivní chemický prvek ze skupiny VII periodického systému Mendělejev, atomové číslo 43, atomová hmotnost 98, 9062; kovové, kujné a tvárné. Existence prvku s atomovým číslem 43 byla ... ... Velká sovětská encyklopedie

knihy

Prvky. Nádherný sen profesora Mendělejeva, Kuramšin Arkadij Iskanderovič, Jaký chemický prvek je pojmenován po goblinech? Kolikrát bylo „objeveno“ technecium? Co jsou to „transfermiové války“? Proč si kdysi i učenci pletli mangan s hořčíkem a olovo s... Kategorie: Chemické vědy Série: Scientific pop Runet Vydavatel: AST,
Prvky: Podivuhodný sen profesora Mendělejeva, Kuramshin A., Jaký chemický prvek je pojmenován po goblinech? Kolikrát bylo „objeveno“ technecium? Co jsou to „transfermiové války“? Proč si kdysi i učenci pletli mangan s hořčíkem a olovo s ... Kategorie:

Před konec XIX století se zdály všechny chemické prvky konstantní a nedělitelné. Nebylo pochyb o tom, jak lze neměnné prvky převést. Ale objev radioaktivity obrátil nám známý svět vzhůru nohama a otevřel cestu k objevům nových látek.

Objev radioaktivity

Čest objevit přeměnu prvků patří francouzskému fyzikovi Antoinu Becquerelovi. Pro jeden chemický experiment potřeboval krystaly síranu draselného. Hmotu zabalil do černého papíru a balíček položil k fotografické desce. Po vyvolání filmu vědec viděl na obrázku obrysy krystalů uranylu. I přes silnou vrstvu papíru byly jasně rozeznatelné. Becquerel tento experiment několikrát opakoval, ale výsledek byl stejný: na fotografických deskách byly jasně viditelné obrysy krystalů obsahujících uran.

Becquerel oznámil výsledky objevu na pravidelném setkání pořádaném pařížskou akademií věd. Jeho zpráva začala slovy o „neviditelném záření“. Takto popsal výsledky svých experimentů. Poté vstoupil pojem záření do každodenního života fyziků.

Curie experimenty

Výsledky Becquerelových pozorování zaujaly francouzské vědce Marie a Paula Curie. Správně se domnívali, že nejen uran může mít radioaktivní vlastnosti. Vědci si všimli, že zbytky rudy, ze které se tato látka těží, jsou stále vysoce radioaktivní. Hledání prvků, které se liší od těch původních, vedlo k objevu látky s vlastnostmi podobnými uranu. Nový radioaktivní prvek byl pojmenován polonium. Marie Curie dala toto jméno látce na počest své vlasti - Polska. Následně bylo objeveno radium. Ukázalo se, že radioaktivní prvek je produktem rozpadu čistého uranu. Poté začala v chemii éra nových, dříve v přírodě se nevyskytujících chemických látek.

Prvky

Většina v současnosti známých jader chemických prvků je nestabilní. Postupem času se takové sloučeniny samovolně rozkládají na další prvky a různé drobné částice. Těžší mateřský prvek se ve fyzikální komunitě nazývá mateřský materiál. Produkty vznikající při rozkladu látky se nazývají dceřiné prvky nebo produkty rozpadu. Samotný proces je doprovázen uvolňováním různých radioaktivních částic.

izotopy

Nestabilitu chemických prvků lze vysvětlit existencí různé izotopy stejnou látku. Izotopy jsou odrůdy některých prvků periodické tabulky se stejnými vlastnostmi, ale s různým počtem neutronů v jádře. Hodně obyčejných chemické substance mít alespoň jeden izotop. Skutečnost, že tyto prvky jsou široce rozšířeny a dobře prozkoumány, potvrzuje, že jsou ve stabilním stavu po libovolně dlouhou dobu. Ale každý z těchto "dlouhověkých" prvků obsahuje izotopy. Jejich jádra získávají vědci v procesu reakcí prováděných v laboratoři. Umělý radioaktivní prvek získaný synteticky nemůže dlouhodobě existovat ve stabilním stavu a časem se rozkládá. Tento proces může probíhat třemi způsoby. podle jména elementární částice, které jsou vedlejšími produkty termonukleární reakce, všechny tři typy rozpadu dostaly svá jména.

Alfa rozpad

Radioaktivní chemický prvek může být transformován podle prvního schématu rozpadu. V tomto případě je z jádra emitována alfa částice, jejíž energie dosahuje 6 milionů eV. Při podrobném studiu výsledků reakce bylo zjištěno, že tato částice je atom helia. Odnáší dva protony z jádra, takže výsledný radioaktivní prvek bude mít v periodické soustavě atomové číslo o dvě pozice nižší, než má mateřská látka.

beta rozpad

Reakce rozpadu beta je doprovázena emisí jednoho elektronu z jádra. Vzhled této částice v atomu je spojen s rozpadem neuronu na elektron, proton a neutrino. Jakmile elektron opustí jádro, radioaktivní chemický prvek zvýší své atomové číslo o jednu a stane se těžší než jeho mateřský prvek.

Gama rozpad

Při gama rozpadu jádro emituje paprsek fotonů s různou energií. Tyto paprsky se nazývají gama paprsky. Při tomto procesu není radioaktivní prvek modifikován. Prostě ztrácí energii.

Nestabilita toho či onoho radioaktivního prvku sama o sobě vůbec neznamená, že v přítomnosti určitého počtu izotopů naše látka náhle zmizí a uvolní při tom kolosální energii. Ve skutečnosti rozpad jádra připomíná přípravu popcornu - chaotický pohyb kukuřičných zrn na pánvi a není zcela známo, které z nich se otevře jako první. Zákon reakce radioaktivního rozpadu může zaručit pouze to, že za určitou dobu z jádra vyletí množství částic úměrné počtu nukleonů, které v jádře zbyly. V jazyce matematiky lze tento proces popsat následujícím vzorcem:

Tady na obličeji proporcionální závislost počet nukleonů dN opouštějících jádro za periodu dt, z počtu všech nukleonů přítomných v jádře N. Koeficient λ je konstanta radioaktivity rozpadající se látky.

Počet nukleonů zbývajících v jádře v čase t je popsán vzorcem:

N \u003d N 0 e -λt,

kde N 0 je počet nukleonů v jádře na začátku pozorování.

Například radioaktivní prvek halogen s atomovým číslem 85 byl objeven až v roce 1940. Jeho poločas rozpadu je poměrně velký - 7,2 hodiny. Obsah radioaktivního halogenu (astatinu) na celé planetě nepřesahuje jeden gram čistá látka. Za 3,1 hodiny by se tedy jeho množství v přírodě mělo teoreticky snížit na polovinu. Ale neustálé procesy rozpadu uranu a thoria dávají vzniknout dalším a dalším atomům astatu, i když ve velmi malých dávkách. Proto jeho množství v přírodě zůstává stabilní.

Poločas rozpadu

Konstanta radioaktivity se používá k určení, jak rychle se bude zkoumaný prvek rozpadat. Ale pro praktické problémy fyzici často používají veličinu zvanou poločas rozpadu. Tento indikátor říká, za jak dlouho látka ztratí přesně polovinu svých nukleonů. U různých izotopů se toto období liší od nepatrných zlomků sekundy až po miliardy let.

Je důležité pochopit, že čas v této rovnici se nesčítá, ale násobí. Například, jestliže v časovém intervalu t látka ztratila polovinu svých nukleonů, pak za dobu 2t ztratí další polovinu zbývajících - tedy jednu čtvrtinu původního počtu nukleonů.

Vznik radioaktivních prvků

Radioaktivní látky se přirozeně tvoří v horní vrstvy Zemská atmosféra, v ionosféře. Působením kosmického záření prochází plyn ve vysoké nadmořské výšce různými změnami, které mění stabilní látku v radioaktivní prvek. Nejběžnější plyn v naší atmosféře, například N 2 , se přeměňuje ze stabilního izotopu dusíku-14 na radioaktivní izotop uhlík-14.

V naší době se radioaktivní prvek vyskytuje mnohem častěji v řetězci umělých reakcí atomového štěpení. Tak se nazývají procesy, při nichž se jádro mateřské látky rozpadá na dvě dětská a poté na čtyři radioaktivní jádra „vnučky“. Klasickým příkladem je izotop uranu 238. Jeho poločas rozpadu je 4,5 miliardy let. Téměř tak dlouho, dokud bude existovat naše planeta. Po deseti fázích rozpadu se radioaktivní uran změní na stabilní olovo 206. Uměle získaný radioaktivní prvek se svými vlastnostmi neliší od svého přirozeného protějšku.

Praktický význam radioaktivity

Po Černobylská katastrofa mnozí začali vážně hovořit o omezování programů rozvoje jaderných elektráren. Ale z každodenního hlediska přináší radioaktivita lidstvu velké výhody. Zkoumání možností praktická aplikace zabývající se radiografií. Například radioaktivní fosfor je injikován pacientovi, aby se získal úplný obraz zlomenin kostí. Jaderná energie slouží také k výrobě tepla a elektřiny. Možná v budoucnu čekáme na nové objevy v této úžasné oblasti vědy.

SYSTEMATIZACE, GENERALIZACE A PROHLUBOVÁNÍ ZNALOSTÍ NA KURZU CHEMIE

Kapitola II. Periodický zákon a periodický systém D.I. Mendělejev na základě učení

o struktuře atomu

Úkoly pro §§ 1-3 (str. 70)

Otázka 1

Porovnejte znění periodický zákon dal D.I. Mendělejev, s moderní formulací. Vysvětlete, proč byla tato změna formulace nezbytná.

Formulace periodického zákona daného D.I. Mendělejev, řekl: vlastnosti chemických prvků jsou v periodické závislosti na atomové hmotnosti tyto prvky. Moderní formulace říká: vlastnosti chemických prvků jsou v periodické závislosti na náboji jádra těchto prvků. Takové objasnění bylo zapotřebí, protože v době, kdy Mendělejev zavedl periodický zákon, struktura atomu ještě nebyla známa. Po objasnění struktury atomu a stanovení zákonitostí, jimiž se řídí distribuce elektronů na elektronických úrovních, vyšlo najevo, že periodické opakování vlastností prvků je spojeno s opakováním struktury elektronových obalů.

Otázka 2

Proč počet prvků v periodách odpovídá řadě čísel 2 - 8 - 18 - 32? Vysvětlete tento vzorec a vezměte v úvahu uspořádání elektronů v energetických hladinách.

Elektrony v atomu mohou obsadit s-, p-, d- a f-orbitaly. Na jednom elektronická hladina může být jeden s-orbital, tři p-orbitaly, pět d-orbitalů, sedm f-orbitalů. v jednom orbitálu

nemůže tam být více než dva elektrony. Pokud jsou tedy vyplněny pouze s-orbitaly, jsou v elektronové hladině 2 elektrony. Pokud jsou s- a p-orbitaly zaplněny, je v jedné elektronické hladině 2 + 6 = 8 elektronů. Jsou-li s-, p- a d-orbitaly vyplněny, je v elektronické hladině 2 + 6 + 10 = 18 elektronů. Konečně, pokud jsou s-, p-, d- a f-orbitaly vyplněny, je v elektronové úrovni 2 + 6 + 10 + 14 = 32 elektronů. Počet prvků v periodách tedy odpovídá maximálnímu možnému počtu elektronů v elektronické úrovni.

Otázka č. 3

Na základě teorie struktury atomů vysvětlete, proč se skupiny prvků dělí na hlavní a vedlejší.

V prvcích hlavních podskupin periodické soustavy prvků jsou orbitaly vnější elektronové hladiny vyplněny elektrony. V prvcích vedlejších podskupin jsou orbitaly předposlední elektronické hladiny vyplněny elektrony.

Otázka č. 4

Podle jakých kritérií se rozlišují s-, p-, d- a f-momenty?

V atomech s-prvků jsou vyplněny s-orbitaly, v atomech p-prvků jsou vyplněny p-orbitaly, v atomech d-prvků

– d-orbitaly a v atomech f-prvků – f-orbitaly.

Otázka č. 5

Pomocí tabulky periodického systému chemických prvků D.I. Mendělejev, nakreslete schéma uspořádání elektronů v orbitalech a energetických hladin v atomech prvků vanadu V, niklu Ni a arsenu As. Které z nich jsou p-prvky a které d-prvky a proč?

Atom vanadu:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

Atom niklu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

Atom arsenu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

V atomech vanadu a niklu je vyplněna 3d podúroveň, proto se označují jako d prvky. V atomu arsenu je naplněna podúroveň 4p, to znamená, že arsen je p-element.

Otázka č. 6

Vysvětlete, proč se chemický znak vodíku obvykle řadí do hlavní podskupiny skupiny I a do hlavní podskupiny skupiny VII.

Atom vodíku má ve vnějším (a jediném) elektronovém obalu jeden s-elektron, jako u atomů alkalických kovů. Proto je vodík umístěn v první skupině periodického systému. Na druhé straně, k vyplnění vnějšího elektronového obalu, atom vodíku postrádá jeden elektron, jako atomy halogenu, takže vodík je také umístěn v hlavní podskupině skupiny VII periodického systému.

Otázka č. 7

Na základě vzorců distribuce elektronů v orbitalech vysvětlete, proč mají lanthanoidy a aktinidy podobné chemické vlastnosti.

V atomech lanthanoidů a aktinidů se plní třetí elektronická hladina zvenčí. Pokud Chemické vlastnosti závisí hlavně na elektronech vnějšího obalu, pak jsou lanthanoidy a aktinidy svými vlastnostmi velmi podobné.

Otázka č. 8

Pojmenujte uměle získané prvky, které znáte, uveďte jejich místo v tabulce periodické tabulky chemických prvků D.I. Mendělejev a kreslit diagramy, od

odrážející uspořádání elektronů v orbitalech v atomech těchto prvků.

V přírodě se nevyskytují a lze je získat pouze uměle technecium (č. 43), promethium (č. 61), astat (č. 85), francium (č. 87) a transuranové prvky, tedy prvky, které jsou v periodický systém po uranu (s čísly 93 a více).

Elektronické obvody technecia, promethia, astatinu a francia:

43 Tc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d5 5s2

61 Pm 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f5 5s2 5p6 6s2

85 At 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p5

Elektronický obvod prvního z transuraniových prvků - neptunia:

93 Np

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f4 6s2 6p6 6d1 7s2

Otázka č. 9

Vysvětlete podstatu pojmu „valence“ z pohledu moderních představ o struktuře atomů a vzniku chemické vazby.

Valence se rovná číslu chemické vazbyže atom daného prvku může vzniknout s atomy jiných prvků. Elektrony vnější elektronové úrovně se podílejí na tvorbě chemických vazeb. Valenci lze také definovat jako počet elektronů, které atom daného chemického prvku může poskytnout k vytvoření chemických vazeb s atomy jiných prvků.

Otázka č. 10

Proč se číselná hodnota valence ne vždy shoduje s počtem elektronů ve vnějších energetických hladinách?

Tvorba chemických vazeb je možná za přítomnosti nepárových elektronů v atomu. V mnoha prvcích nejsou všechny elektrony na vnější elektronické úrovni nepárové.

Například atomy kyslíku a síry mají na vnější úrovni šest elektronů, ale pouze dva z nich jsou nepárové:

16S↓

V atomu síry na vnější elektronické úrovni jsou však stále prázdné 3d orbitaly, do kterých mohou projít elektrony z 3s a 3p orbitalů, v důsledku čehož se v atomu síry stane šest nepárových elektronů:

16S↓

Proto je maximální valence síry šest, to znamená, že se shoduje s počtem elektronů na vnější elektronické úrovni. V atomu kyslíku na druhé úrovni nejsou žádné d-orbitaly, proto neexistuje možnost párování elektronů a valence kyslíku nemůže být větší než dva, to znamená, že se nerovná počtu elektronů na vnější úrovni. .

Otázka č. 11

Proč maximální valence prvků 2. periody nemůže překročit číslo 4?

V atomech prvků druhé periody nemohou být více než 4 nepárové elektrony, protože druhá elektronová hladina má jeden s-orbital a tři p-orbitaly. Valence je rovna počtu nepárových elektronů, takže valence prvků druhé periody nemůže být větší než 4.

Otázka č. 12

Vytvořte elektronické obvody, které odrážejí mocenství dusíku v kyselině dusičné a mocenství uhlíku a kyslíku v oxidu uhelnatém (II).

a) Molekula oxidu uhelnatého. Struktura elektronových obalů atomů uhlíku a kyslíku:

V molekule oxidu uhelnatého jsou dvě vazby tvořeny dvěma nepárovými elektrony na atomu uhlíku a dvěma nepárovými elektrony na atomu kyslíku. Atom kyslíku má další elektronový pár v orbitalu 2p a atom uhlíku má volný orbital 2p. Pár elektronů přechází z atomu kyslíku na atom uhlíku a vytváří vazbu donor-akceptor. Elektronový vzorec oxidu uhelnatého (II) může být reprezentován následovně:

(šipka označuje vazbu dárce-akceptor).

b) Molekula kyseliny dusičné. Elektronické obvody atomů vodíku, kyslíku a dusíku:

Atom vodíku tvoří vazbu s atomem kyslíku díky jedinému elektronu. Druhý elektron atomu kyslíku se podílí na tvorbě vazby s atomem dusíku:

Atom dusíku má dva nepárové elektrony a tvoří dvě vazby s druhým atomem kyslíku:

H O N O

Na atom dusíku má stále elektronový pár 2s orbitaly.

PROTI Na třetím atomu kyslíku dochází k párování elektronů a vzniká volný orbital:

Dvojice elektronů z atomu dusíku přechází na uvolněný orbital atomu kyslíku a vzniká vazba donor-akceptor:

Otázka č. 13

Proč podle moderních koncepcí nelze pojem valence aplikovat na iontové sloučeniny?

Valence se rovná počtu vazeb tvořených atomem a závisí na počtu elektronů na vnější elektronové úrovni. Iontové sloučeniny jsou tvořeny kladně a záporně nabitými ionty, které jsou drženy pohromadě elektrickou přitažlivostí. V iontových sloučeninách závisí počet vazeb mezi ionty

síta z budovy krystalová mřížka, může být různé a nesouvisí s počtem elektronů na vnější elektronické úrovni.

Otázka č. 14

Jaké vzorce pozorujeme při změně atomových poloměrů v periodách zleva doprava a při přechodu z jedné periody do druhé?

V periodách se atomové poloměry zmenšují zleva doprava. Je to způsobeno tím, že se zvyšuje náboj jádra a elektrony jsou k jádru silněji přitahovány, elektronový obal je jakoby stlačen. Ve skupinách se poloměry atomů zvětšují shora dolů, protože se zvyšuje počet elektronových obalů.

Otázka č. 15

Vzpomeňte si na formulaci periodického zákona daného D.I. Mendělejev a moderní formulace tohoto zákona. Na konkrétní příklady potvrdit, že nejen vlastnosti chemických prvků se periodicky mění, ale také formy a vlastnosti jejich sloučenin.

Formulace periodického zákona daného D.I. Mendělejev řekl: vlastnosti chemických prvků jsou v periodické závislosti na atomových hmotnostech těchto prvků. Moderní formulace říká: vlastnosti chemických prvků jsou v periodické závislosti na náboji jádra těchto prvků. Vlastnosti sloučenin chemických prvků se také periodicky mění. Například oxidy všech kovů hlavní podskupiny I. skupiny (Li2 O, Na2 O, K2 O, Rb2 O, Cs2 O) vykazují základní vlastnosti a oxidy všech prvků hlavní podskupiny IV. skupiny (CO2, SiO2 , GeO2 SnO2, PbO2) - kyselé vlastnosti .

v(S02) =

M(SO2)

Protože při reakci se získá SO2 a H20, pak může být ve výchozí látce obsažen pouze S, H a O. Výchozí látku pak lze schematicky znázornit vzorcem Sx Hy Oz. Poté bude napsána reakční rovnice

		x+y

0,02 mol vody obsahuje 0,02 2 = 0,04 mol atomů vodíku. 0,02 molu oxidu sírového obsahuje 0,02 molu atomů vodíku. Vypočítejte hmotnost vodíku a síry v látce:

m (H) \u003d n (H) M (H) \u003d 0,04 mol 1 g / mol \u003d 0,04 g.

m(S) = n(S) M(S) = 0,02 mol 32 g/mol = 0,64 g

Hmotnost síry a vodíku je 0,64 + 0,04 = 0,68 g, to znamená, že se rovná hmotnosti látky, což znamená, že látka kromě síry a vodíku neobsahuje jiné prvky. Na 0,04 mol vodíku připadá 0,02 mol síry, tedy 1 atom síry na 2 atomy vodíku, nejjednodušší vzorec látky H2S je sirovodík.

Odpověď: sirovodík H2S.

3 úkol číslo 2

20 g sirovodíku se nechalo projít roztokem obsahujícím 10 g hydroxidu sodného. Jaká sůl v tomto případě vznikla? Určete jeho hmotnost a množství.

Je možný vznik dvou solí - sulfidu sodného podle rovnice (1) a hydrosulfidu sodného podle rovnice (2).

2NaOH + H2S = Na2S + 2H20
NaOH + H3 8 \u003d NaHS + H20

Vypočítejte molární hmotnosti hydroxidu sodného a sirovodíku:

M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

M(H2S) = 12 + 32 = 34 g/mol

Vypočítejte látkové množství hydroxidu sodného a sirovodíku:

v(NaOH)=

v(H2S)=	m(H2S)
	M(H2S)

Podle rovnice (2) reaguje 1 mol hydroxidu sodného s 1 molem sirovodíku, což znamená, že k reakci s 0,59 molu sirovodíku je potřeba 0,59 mol hydroxidu sodného a podle podmínky bylo odebráno pouze 0,25 mol. . V důsledku toho je sirovodík odebírán v přebytku a tvoří se hydrosulfid sodný, výpočet se provádí pomocí hydroxidu sodného. Z 1 molu hydroxidu sodného podle rovnice vznikne 1 mol hydrosulfidu sodného, z 0,25 molu hydroxidu sodného se tedy získá 0,25 mol hydrosulfidu sodného.

Vypočítejte molární hmotnost hydrosulfidu sodného:

M(NaHS) = 23 + 1 + 32 = 56 g/mol

Vypočítejte hmotnost hydrosulfidu sodného:

m(NaHS) = v (NaHS) M(NaHS) = 0,25 mol 56 g/mol = 14 g.

Odpověď: Získá se 0,25 mol (14 g) hydrosulfidu sodného.

3 úkol číslo 3

Kolik oxidu hlinitého v gramech lze získat ze 100 g hydratovaného chloridu hlinitého AlCl3 6H2 O?