Umetni elementi. Radioaktivni kemični element

Obstajajo tudi omejitve glede obstoja atomskih jeder s strani supertežkih elementov. Elementov z Z> 92 in vivo niso našli. Izračuni z uporabo modela tekoče kapljice napovedujejo izginotje cepitvene pregrade za jedra z Z2 / A ≈ 46 (približno 112 elementov). Pri problemu sinteze supertežkih jeder je treba ločiti dve skupini vprašanj.

Kakšne lastnosti naj imajo supertežka jedra? Ali bodo v tem območju Z in N magični števili. Kateri so glavni razpadni kanali in razpolovna doba supertežkih jeder?
Katere reakcije je treba uporabiti za sintezo supertežkih jeder, vrste bombardirajočih jeder, pričakovane prereze, pričakovane energije vzbujanja sestavljenega jedra in de-excitation kanale?

Ker nastajanje supertežkih jeder nastane kot posledica popolne fuzije ciljnega jedra in vpadnega delca, je treba izdelati teoretične modele, ki opisujejo dinamiko procesa zlitja dveh trčečih jeder v sestavljeno jedro.
Problem sinteze supertežkih elementov je tesno povezan z dejstvom, da imajo jedra z Z, N = 8, 20, 28, 50, 82, N = 126 (magična števila) povečano stabilnost glede na različne načine radioaktivnega razpada. Ta pojav je razložen v okviru modela lupine - čarobna števila ustrezajo napolnjenim lupinam. Seveda se postavlja vprašanje o obstoju naslednjih magičnih števil v Z in N. Če obstajajo v območju N-Z diagrama atomskih jeder N> 150, Z> 101, je treba opazovati supertežka jedra s podaljšanim razpolovnim časom, tj. obstajati mora otok stabilnosti. V tem delu se je na podlagi izračunov, izvedenih z Woods-Saxonovim potencialom, ob upoštevanju interakcije spin-orbita, izkazalo, da je treba pričakovati povečanje jedrske stabilnosti za jedro z Z = 114, to je naslednje napolnjeno protonska lupina ustreza Z = 114, napolnjena nevtronska lupina ustreza številu N ~ 184. Zaprte lupine lahko znatno povečajo višino cepitvene pregrade in s tem podaljšajo življenjsko dobo jedra. Tako je v tem območju jeder (Z = 114, N ~ 184), poiščite Otok stabilnosti. Isti rezultat je bil neodvisno dosežen pri delu.
Jedra z Z = 101–109 so bila odkrita pred letom 1986 in so bila poimenovana: 101 - Md (Menelevium), 102 - No (Nobelium), 103 - Lr (Lawrencium), 104 - Rf (Rutherfordium, 106 - Sg (Seaborgium), 107 - Ns (Nielsborium), 108 - Hs (Hassium), 109 - Mt (Meitnerium) Glede na zasluge raziskovalcev iz Dubne pri odkritju veliko število izotopov težkih elementov (102-105), je leta 1997 s sklepom Generalne skupščine čiste in uporabne kemije element z Z = 105 poimenoval Dubnij (Db). Ta element se je prej imenoval Ha (Hannium).

riž. 12.3. Razpadne verige izotopov Ds (Z = 110), Rg (Z = 111), Cn (Z = 112).

Nova faza v preučevanju supertežkih jeder se je začela leta 1994, ko se je občutno povečala učinkovitost detekcije in izboljšala tehnika opazovanja supertežkih jeder. Posledično so bili odkriti izotopi Ds (Z = 110), Rg (Z = 111) in Cn (Z = 112).
Za pridobitev supertežkih jeder so bili uporabljeni pospešeni žarki 50 Ti, 51 V, 58 Fe, 62 Ni, 64 Ni, 70 Zn in 82 Se. Kot tarči sta bila uporabljena izotopa 208 Pb in 209 Bi. V Laboratoriju za jedrske reakcije so sintetizirali različne izotope elementa 110. G.N. Flerov z uporabo reakcije 244 Pu (34 S, 5n) 272 110 in pri GSI (Darmstadt) v reakciji 208 Pb (62 Ni, n) 269 110. Izotope 269 Ds, 271 Ds, 272 Rg in 277 Cn so zabeležili njihovi razpadne verige (slika 12.3).
Pomembno vlogo pri proizvodnji supertežkih elementov imajo teoretični modeli, s katerimi izračunamo pričakovane značilnosti kemičnih elementov, reakcije, v katerih lahko nastanejo.
Razpadne karakteristike supertežkih jeder so bile izračunane na podlagi različnih teoretičnih modelov. Rezultati enega od teh izračunov so prikazani na sl. 12.4. Razpolovne dobe sodo-sodo supertežkih jeder so podane glede na spontano cepitev (a), α-razpad (b), β-razpad (c) in za vse možne procese razpada (d). Najbolj stabilno jedro glede na spontano cepitev (slika 12.4a) je jedro z Z = 114 in N = 184. Zanj je razpolovna doba glede na spontano cepitev ~ 10 16 let. Za izotope 114. elementa, ki se od najbolj stabilnih razlikujejo za 6-8 nevtronov, se razpolovna doba zmanjša za
10-15 redov velikosti. Razpolovne dobe glede na α-razpad so prikazane na sl. 12.5b. Najbolj stabilno jedro se nahaja pri Z = 114 in N = 184 (T 1/2 = 10 15 let).
Jedra, stabilna glede na β-razpad, so prikazana na sl. 12,4 v temnih pikah. Na sl. 12.4d prikazuje celotne razpolovne dobe, ki so ~ 10 5 let za soda-soda jedra, ki se nahajajo znotraj osrednje konture. Tako se po upoštevanju vseh vrst razpada izkaže, da jedra v bližini Z = 110 in N = 184 tvorijo "otok stabilnosti". Jedro 294 110 ima razpolovno dobo približno 10 9 let. Razlika med vrednostjo Z in magično številko 114, ki jo predvideva model lupine, je povezana s tekmovanjem med cepljenjem (v zvezi s katerim je jedro z Z = 114 najbolj stabilno) in α-razpadom (glede na katera jedra z nižjo Z so stabilni). Neparna in sodo-liha jedra imata razpolovno dobo glede na
α-razpad in spontana cepitev se povečata, glede na β-razpad pa se zmanjšata. Opozoriti je treba, da so zgornje ocene močno odvisne od parametrov, uporabljenih pri izračunih, in jih je mogoče obravnavati le kot znake možnosti obstoja supertežkih jeder z dovolj dolgo življenjsko dobo za njihovo eksperimentalno detekcijo.

riž. 12.4. Razpolovna doba, izračunana za celo-sodo supertežka jedra (številke označujejo razpolovne dobe v letih):
a - glede na spontano cepitev, b - α-razpad, c - e-zajem in β-razpad, d - za vse procese razpada

Rezultati drugega izračuna ravnotežne oblike supertežkih jeder in njihove razpolovne dobe so prikazani na sl. 12.5, 12.6. Na sl. 12.5 je prikazana odvisnost energije ravnotežne deformacije od števila nevtronov in protonov za jedra z Z = 104-120. Energija deformacije je opredeljena kot razlika med energijami jeder v ravnotežni in sferični obliki. Iz teh podatkov je razvidno, da bi morala biti v območjih Z = 114 in N = 184 jedra, ki imajo v osnovnem stanju sferično obliko. Vsa doslej odkrita supertežka jedra (na sliki 12.5 prikazana s temnimi rombi) so deformirana. Odprti rombovi prikazujejo jedra, stabilna glede na β-razpad. Ta jedra morajo razpadti zaradi α-razpada ali cepitve. Glavni kanal razpadanja bi moral biti alfa razpad.

Razpolovne dobe za enakomerne β-stabilne izotope so prikazane na sl. 12.6. Glede na te napovedi naj bi bila za večino jeder razpolovna doba veliko daljša od tistih, ki jih opazimo za že odkrita supertežka jedra (0,1–1 ms). Na primer, za jedro 292 Ds je predvidena življenjska doba ~ 51 let.
Tako se po sodobnih mikroskopskih izračunih stabilnost supertežkih jeder močno poveča s približevanjem magičnemu številu za nevtrone N = 184. Do nedavnega je bil edini izotop elementa Z = 112 Cn (kopernicij) izotop 277 Cn, ki ima razpolovna doba 0,24 ms. Težji izotop 283 Cn je bil sintetiziran v reakciji hladne fuzije 48 Ca + 238 U. Čas obsevanja je bil 25 dni. Skupno število 48 Ca ionov na tarči je 3,5 × 10 18. Zabeležena sta bila dva primera, ki sta bila interpretirana kot spontana cepitev nastalega izotopa 283 Cn. Razpolovna doba tega novega izotopa je ocenjena na T 1/2 = 81 s. Tako je razvidno, da povečanje števila nevtronov v izotopu 283 Cn v primerjavi z izotopom 277 Cn za 6 enot podaljša življenjsko dobo za 5 redov velikosti.
Na sl. 12.7 vzeto iz dela, se eksperimentalno izmerjena obdobja α-razpada primerjajo z rezultati teoretičnih izračunov na podlagi modela kaplje tekočine brez upoštevanja strukture lupine jeder. Vidimo lahko, da za vsa težka jedra, z izjemo lahkih uranovih izotopov, učinki lupine povečajo razpolovno dobo za 2–5 redov velikosti za večino jeder. Struktura lupine jedra ima še močnejši učinek na razpolovne dobe glede na spontano cepitev. Povečanje razpolovne dobe za izotope Pu je za nekaj redov velikosti in se poveča za izotop 260 Sg.

riž. 12.7. Eksperimentalno izmerjena (● exp) in teoretično izračunana (○ Y) razpolovna doba transuranskih elementov na podlagi modela tekočinske kapljice brez upoštevanja strukture lupine jedra. Zgornja številka je razpolovna doba za α-razpad, spodnja številka je razpolovna doba za spontano cepitev.

Na sl. Slika 12.8 prikazuje izmerjeno življenjsko dobo seiborgijevih izotopov Sg (Z = 106) v primerjavi z napovedmi različnih teoretičnih modelov. Omembe vredno je zmanjšanje življenjske dobe izotopa z N = 164 za skoraj red velikosti v primerjavi z življenjsko dobo izotopa z N = 162.
Najbližje približevanje otoku stabilnosti je mogoče doseči v reakciji 76 Ge + 208 Pb. V fuzijski reakciji, ki ji sledi emisija γ-kvantov ali enega nevtrona, lahko nastane supertežko skoraj sferično jedro. Po ocenah naj bi nastalo jedro 284 114 razpadlo z emisijo alfa delcev z razpolovno dobo ~ 1 ms. Dodatne informacije Polnjenje lupine v območju N = 162 lahko dobimo s preučevanjem α-razpada jeder 271 Hs in 267 Sg. Za ta jedra je predviden razpolovni čas 1 min. in 1 uro. Za jedra 263 Sg, 262 Bh, 205 Hs, 271,273 Ds je pričakovana izomerija, katere vzrok je polnjenje podlupine z j = 1/2 in j = 13/2 v območju N = 162 za jedra, deformirana v osnovno stanje.

Na sl. 12.9 prikazuje eksperimentalno izmerjene vzbujevalne funkcije za tvorbo elementov Rf (Z = 104) in Hs (Z = 108) za reakcije fuzije vpadlih ionov 50 Ti in 56 Fe z tarčnim jedrom 208 Pb.
Nastalo sestavljeno jedro se ohladi z emisijo enega ali dveh nevtronov. Informacije o vzbujevalnih funkcijah fuzijskih reakcij težkih ionov so še posebej pomembne za proizvodnjo supertežkih jeder. Pri fuzijski reakciji težkih ionov je treba natančno uravnotežiti delovanje Coulombovih sil in sil površinske napetosti. Če energija vpadnega iona ni dovolj velika, bo razdalja najbližjega približevanja nezadostna za fuzijo binarnega jedrskega sistema. Če je energija vpadnega delca previsoka, bo imel nastali sistem visoko vzbujevalno energijo in se bo z veliko verjetnostjo razbil na drobce. Spajanje se učinkovito zgodi v precej ozkem razponu energij trkajočih se delcev.

Slika 12.10. Diagram potenciala za fuzijo 64 Ni in 208 Pb.

Zlasti zanimive so fuzijske reakcije z emisijo najmanjšega števila nevtronov (1–2), saj v sintetiziranih supertežkih jedrih je zaželeno imeti največje razmerje N/Z. Na sl. 12.10 prikazuje fuzijski potencial za jedra v reakciji 64 Ni + 208 Pb → 272 Ds. Najenostavnejše ocene kažejo, da je verjetnost tunelskega učinka za jedrsko fuzijo ~ 10 –21, kar je bistveno nižje od opazovanega preseka. To je mogoče razložiti na naslednji način. Na razdalji 14 fm med središči jeder je začetna kinetična energija 236,2 MeV popolnoma kompenzirana s Coulombovim potencialom. Na tej razdalji so v stiku le nukleoni, ki se nahajajo na površini jedra. Energija teh nukleonov je nizka. Posledično obstaja velika verjetnost, da bodo nukleoni ali pari nukleonov zapustili orbitale v enem jedru in se premaknili v prosta stanja partnerskega jedra. Prenos nukleonov iz jedra projektila v jedro tarče je še posebej privlačen, če se kot tarča uporabi dvojni magični izotop svinca 208 Pb. V 208 Pb sta napolnjena protonska podlupina h 11/2 ter nevtronska podlupina h 9/2 in i 13/2. Sprva se prenos protona stimulira s privlačnimi silami protona in protona, potem ko je podlupina h 9/2 napolnjena, s privlačnimi silami protona in nevtrona. Podobno se nevtroni premikajo v prosto podlupino i 11/2, pritegnejo jih nevtroni iz že napolnjene podlupine i 13/2. Zaradi energije parjenja in velikega orbitalnega kotnega momenta je prenos para nukleonov verjetnejši kot prenos enega samega nukleona. Po prenosu dveh protonov iz 64 Ni 208 Pb se Coulombova pregrada zmanjša za 14 MeV, kar prispeva k tesnejšemu stiku medsebojno delujočih ionov in nadaljevanju procesa prenosa nukleonov.
V delih [V.V. Volkov. Jedrske reakcije globoko neelastičnih prenosov. M. Energoizdat, 1982; V.V. Volkov. Izv. Akademija znanosti ZSSR, serija fizič., 1986, zvezek 50 str. 1879] mehanizem fuzijske reakcije je bil podrobno raziskan. Dokazano je, da se že na stopnji zajemanja po popolni disipaciji kinetične energije vpadnega delca oblikuje binarni jedrski sistem, nukleoni enega od jeder pa se postopoma prenašajo lupina za lupino v drugo jedro. To pomeni, da ima struktura lupine jeder bistveno vlogo pri tvorbi sestavljenega jedra. Na podlagi tega modela je bilo mogoče dokaj dobro opisati vzbujevalno energijo sestavljenih jeder in presek za nastanek elementov Z = 102–112 v reakcijah hladne fuzije.
Tako je bil napredek pri sintezi transuranskih elementov Z = 107–112 povezan z »odkritjem« reakcij hladne fuzije, pri katerih sta bila magična izotopa 208 Pb in 209 Bi obsevana z ioni z Z = 22–30. Jedro, ki nastane v reakciji hladne fuzije, je šibko segreto in ohlajeno zaradi emisije enega nevtrona. Tako so bili prvič pridobljeni izotopi kemičnih elementov z Z = 107–112. Ti kemični elementi so bili pridobljeni v obdobju 1978-1998. v Nemčiji na namensko zgrajenem pospeševalniku v raziskovalnem centru GSI v Darmstadtu. Vendar se nadaljnji napredek - do težjih jeder - po tej metodi izkaže za težaven zaradi rasti potencialne pregrade med trčečimi jedri. Zato so v Dubni uvedli drugačno metodo za proizvodnjo supertežkih jeder. Cilji so bili najtežji izotopi umetno pridobljenih kemičnih elementov: plutonij Pu (Z = 94), americij Am (Z = 95), kurij Cm (Z = 96), berkelij Bk (Z = 97) in kalifornij Cf (Z = 98) ... Za pospešene ione smo izbrali kalcijev izotop 48 Ca (Z = 20). Shematski pogled separatorja in detektorja povratnega jedra je prikazan na sl. 12.11.

riž. 12.11. Shematski prikaz separatorja jedra odvračanja, na katerem se v Dubni izvajajo poskusi sinteze supertežkih elementov.

Magnetni separator povratnih jeder zmanjša ozadje stranskih produktov reakcije za faktor 10 5 –10 7. Registracijo reakcijskih produktov smo izvedli z uporabo pozicijsko občutljivega silicijevega detektorja. Izmerili smo energijo, koordinate in čas letenja povratnih jeder. Po zaustavitvi morajo vsi nadaljnji signali od zaznanih razpadnih delcev priti iz točke zaustavitve implantiranega jedra. Razvita tehnika je omogočila z visoko stopnjo zanesljivosti (≈ 100%) vzpostavitev povezave med supertežkim jedrom, ustavljenim v detektorju, in njegovimi razpadnimi produkti. Ta tehnika je bila uporabljena za zanesljivo identifikacijo supertežkih elementov
Z = 110-118 (tabela 12.2).
Tabela 12.2 prikazuje značilnosti supertežkih kemičnih elementov z Z = 110-118: masno število A, m - prisotnost izomernega stanja v izotopu z masnim številom A, spin-pariteta JP, jedrska vezavna energija Eb, specifična vezavna energija ε , energije ločevanja nevtronov B n in protona B p, razpolovna doba T 1/2 in glavni razpadni kanali.
Kemični elementi Z> 112 še nimajo imen in so podani v sprejetih mednarodnih oznakah.

Tabela 12.2

Značilnosti supertežkih kemičnih elementov Z = 110-118

XX-A-m	J P	Utež jedrca, MeV	E sv, MeV	ε, MeV	B n, MeV	B p, MeV	T 1/2	Načini razpadanja
Z = 110 - darmstadtium
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 ac	α 100 %
DS-270	0 +	251581.97	1958.4	7.3	8.5		0,10 ms	α ≈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 sek	α?, SF?
Ds-275		256246.44	1991.8	7.2	5.6	2.9	2 sek	α?
Ds-276	0 +	257178.73	1999.1	7.2	7.3	3.2	5 sek	SF?, α?
Ds-277		258112.63	2004.7	7.2	5.7	3.1	5 sek	α?
Ds-278	0 +	259044.92	2012.0	7.2	7.3		10 sek	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 = 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		1m	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 - kopernicij
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 sek	SF ?, α?
Uup-290		270255.30	2070.0	7.1	6.8	0.9	10 sek	SF ?, α?
Uup-291		271187.09	2077.7	7.1	7.8		1m	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 sl. 12.12 prikazuje vse znane najtežje izotope z Z = 110-118, pridobljene v reakcijah sinteze, kar kaže na eksperimentalno izmerjeno razpolovno dobo. Prikazuje tudi teoretično predviden položaj otoka stabilnosti (Z = 114, N = 184).

riž. 12.12. N-Z-diagram elementov Z = 110-118.

Dobljeni rezultati nedvoumno kažejo na povečanje stabilnosti izotopov pri približevanju dvojno magičnemu jedru (Z = 114, N = 184). Dodajanje 7–8 nevtronov jedrom z Z = 110 in 112 poveča razpolovno dobo z 2,8 kot (Ds-267) na ≈ 10 s (Ds-168, Ds 271). Razpolovna doba T 1/2 (272 Rg, 273 Rg) ≈ 4–5 ms se poveča na T 1/2 (283 Rg) ≈ 10 min. Najtežji izotopi elementov Z = 110–112 vsebujejo ≈ 170 nevtronov, kar je še daleč od magičnega števila N = 184. Vsi najtežji izotopi z Z> 111 in N> 172 razpadejo predvsem kot posledica
α-razpad, spontana cepitev - bolj redek razpad. Ti rezultati se dobro ujemajo s teoretičnimi napovedmi.
V laboratoriju jedrske reakcije njim. G.N. Flerova (Dubna) je bil sintetiziran element z Z = 114. Uporabljena je bila reakcija

Jedro 289 114 je bilo identificirano z verigo α-razpadov. Eksperimentalna ocena razpolovne dobe izotopa je 289 114 ~ 30 s. Dobljeni rezultat se dobro ujema s predhodno opravljenimi izračuni.
Pri sintezi 114 elementov v reakciji 48 Cu + 244 Pu je bil največji izkoristek izotopov z Z = 114 opažen v kanalu z izhlapevanjem treh nevtronov. V tem primeru je bila energija vzbujanja sestavljenega jedra 289 114 35 MeV.
Teoretično predvideno zaporedje razpadov, ki nastanejo z jedrom 296 116, ki nastane v reakciji 248 Cm + 48 Ca → 296 116, je prikazano na sliki 12.13.

riž. 12.13. Shema jedrskega razpada 296 116.

Izotop 296 116 se ohladi kot posledica emisije štirih nevtronov in se pretvori v izotop 292 116, ki se nato s 5-odstotno verjetnostjo kot posledica dveh zaporednih e-zajemov pretvori v izotop 292 114. Kot posledica α-razpad (T 1/2 = 85 dni) izotop 292 114 se pretvori v izotop 288 112. Izotop 288 112 nastane tudi skozi kanal

Končno jedro 288 112, ki nastane iz obeh verig, ima razpolovno dobo približno 1 uro in razpade kot posledica spontane cepitve. S približno 10-odstotno verjetnostjo lahko izotop 284 112 nastane kot posledica α-razpada izotopa 288 114. Zgornja obdobja in razpadni kanali so bili pridobljeni z izračunom.
Na sl. 12.14 prikazuje verigo zaporednih α-razpadov izotopa 288 115, izmerjeno v poskusih v Dubni. ER je energija povratnega jedra, implantiranega v pozicijsko občutljiv silicijev detektor. Dobro ujemanje je mogoče opaziti pri razpolovnih časih in energijah α-razpadov v trije poskusi, kar priča o zanesljivosti metode za identifikacijo supertežkih elementov z merjenjem spektrov α-delcev.

riž. 12.14. Veriga zaporednih α-razpadov izotopa 288 115, izmerjena v poskusih v Dubni.

Najtežje sprejet v laboratorijskih pogojev element z Z = 118, je bil sintetiziran v reakciji

48 Ca + 249 Cf → 294 118 + 3n.

Pri energiji ionov v bližini Coulombove pregrade so opazili tri primere nastanka elementa 118. 294 118 jeder so implantirali v silicijev detektor in opazili verigo zaporednih α-razpadov. Prerez za nastanek elementa 118 je bil ~ 2 pikobarna. Razpolovna doba izotopa 293 118 je 120 ms.
Na sl. 12.15 prikazuje teoretično izračunano verigo zaporednih α-razpadov izotopa 293 118 in prikazuje razpolovne dobe hčerinskih jeder, ki nastanejo kot posledica α-razpada.

riž. 12.15. Veriga zaporednih α-razpadov izotopa 293 118.
Podane so povprečne življenjske dobe hčerinskih jeder, ki nastanejo kot posledica α-razpada.

Pri analizi različnih možnosti nastanka supertežkih elementov pri reakcijah s težkimi ioni je treba upoštevati naslednje okoliščine.

Treba je ustvariti jedro z dovolj velikim razmerjem med številom nevtronov in številom protonov. Zato je treba kot vpadni delček izbrati težke ione z velikim N/Z.
Potrebno je, da ima nastalo sestavljeno jedro nizko energijo vzbujanja in majhen kotni moment, sicer se bo efektivna višina cepitvene pregrade zmanjšala.
Potrebno je, da ima oblikovano jedro obliko, ki je blizu sferične, saj bo že majhna deformacija povzročila hitro cepitev supertežkega jedra.

Zelo obetavna metoda za proizvodnjo supertežkih jeder so reakcije, kot so 238 U + 238 U, 238 U + 248 Cm, 238 U + 249 Cf, 238 U + 254 Es. Na sl. 12.16 prikazuje ocenjene preseke za nastanek transuranskih elementov ob obsevanju tarč iz 248 Cm, 249 Cf in 254 Es s pospešenimi 238 U ioni. Pri teh reakcijah so bili že pridobljeni prvi rezultati o prerezih za tvorbo elementov z Z> 100. Za povečanje izkoristkov preučevanih reakcij so bile debeline tarč izbrane tako, da so reakcijski produkti ostali v cilj. Po obsevanju so bili posamezni kemični elementi ločeni od tarče. V pridobljenih vzorcih smo več mesecev beležili produkte α-razpada in cepitvene fragmente. Podatki, pridobljeni s pospešenimi ioni urana, jasno kažejo na povečanje donosa težkih transuranijevih elementov v primerjavi z lažjimi bombardiranimi ioni. To dejstvo je izjemno pomembno za reševanje problema sinteze supertežkih jeder. Kljub težavam pri delu z ustreznimi cilji so napovedi napredka v smeri velikega Z videti precej optimistične.

riž. 12.16. Ocene presekov za tvorbo transuranskih elementov v reakcijah 238 U z 248 Cm, 249 Cf in 254 Es

Napredek v območje supertežkih jeder v Zadnja leta se je izkazalo za izjemno impresivno. Vendar so bili vsi dosedanji poskusi iskanja Otoka stabilnosti neuspešni. Iskanje za njim se intenzivno nadaljuje.
Struktura lupine atomskih jeder igra bistveno vlogo pri povečanju stabilnosti supertežkih jeder. Magični števili Z ≈ 114 in N ≈ 184, če res obstajata, lahko povzročita znatno povečanje stabilnosti atomskih jeder. Bistveno je tudi, da bo do razpada supertežkih jeder prišlo kot posledica α razpada, kar je pomembno za razvoj eksperimentalnih metod za odkrivanje in identifikacijo novih supertežkih jeder.

Možnost št. 17288

Ko opravljate naloge s kratkim odgovorom, v polje za odgovor vpišite številko, ki ustreza številki pravilnega odgovora, ali številko, besedo, zaporedje črk (besed) ali številk. Odgovor naj bo napisan brez presledkov ali dodatnih znakov. Ločite ulomni del od celotne decimalne vejice. Ni vam treba pisati merskih enot.

Če je varianto nastavil učitelj, lahko odgovore na naloge s podrobnim odgovorom vnesete ali naložite v sistem. Učitelj bo videl rezultate nalog s kratkimi odgovori in bo lahko ocenil naložene odgovore na naloge razširjenih odgovorov. Točke, ki jih je dal učitelj, bodo prikazane v vaši statistiki.

Različica za tiskanje in kopiranje v MS Word

Iz tečaja kemije poznate naslednje metode ločevanja zmesi: usedanje, filtracija, destilacija (destilacija), magnetno delovanje, izhlapevanje, kristalizacija. Slike 1-3 prikazujejo primere uporabe nekaterih od teh metod.


riž. 1	riž. 2	riž. 3

Katere od zgornjih metod za ločevanje mešanic je mogoče uporabiti za čiščenje:

1) etanol in voda;

2) voda in pesek?

V tabelo zapišite številko slike in ime ustrezne metode ločevanja.

Slika prikazuje diagram porazdelitve elektronov po energijskih ravneh atoma določenega kemičnega elementa.

Na podlagi predlagane sheme opravite naslednje naloge:

1) opredeliti kemični element katerega atom ima tako elektronsko strukturo;

2) navedite številko obdobja in številko skupine v periodnem sistemu kemijskih elementov D.I. Mendelejev, v katerem se nahaja ta element;

3) ugotovi, ali preprosta snov, ki tvori ta kemični element, spada med kovine ali nekovine.

Odgovore zapišite v tabelo.

Periodični sistem kemičnih elementov DI Mendelejeva je bogato skladišče informacij o kemičnih elementih, njihovih lastnostih in lastnostih njihovih spojin, o vzorcih sprememb teh lastnosti, o metodah pridobivanja snovi, pa tudi o njihovi najdbi v naravi. . Tako je na primer znano, da se s povečanjem redne številke kemičnega elementa v obdobjih polmeri atomov zmanjšajo, v skupinah pa se povečajo.

Glede na te vzorce razporedite naslednje elemente v naraščajočem vrstnem redu atomskih polmerov: Zapišite oznake elementov v zahtevanem zaporedju.

V odgovoru določite oznake elementov tako, da ločite &. Na primer 11 in 22.

odgovor:

V spodnji tabeli so navedene značilne lastnosti snovi, ki imajo molekularno in ionsko strukturo. Značilne lastnosti snovi

Uporaba te informacije, določi zgradbo snovi vodikov jodid in karbonat
kalcij

Odgovor zapišite v predvideno mesto:

1) vodikov jodid

2) kalcijev karbonat

Ugotovite, v kateri razred/skupino pripadajo anorganske snovi, katerih formule so navedene v tabeli. V prazne celice tabele vnesite imena skupin/razredov, ki jim pripada dana snov.

razred/ skupina
Formula snovi

1) Sestavite molekularno enačbo za reakcijo pridobivanja železa iz hematita, navedeno v besedilu.

2) Ali je lastnost pridobljenega železa odvisna od količine dodanega koksa?

1) Napišite molekularno enačbo za reakcijo železa in dušikove kisline.

2) Kako legiranje z drugimi kovinami izboljša kemično odpornost železa?

Preberite naslednje besedilo in dokončajte naloge 6-8.

Železo je ena najpogosteje uporabljenih kovin s strani človeka. Uporablja se tako pri hudih kot lahka industrija, na primer v gradbeništvu, obrambi, v kmetijstvo itd.

Železo se industrijsko pridobiva iz železove rude, ki je v glavnem sestavljena iz hematita (Fe 2 O 3). Za to se v plavž vstavi ruda, koks (C), ki se pri segrevanju pretvori v ogljikov monoksid, in dodatni dodatki, ki omogočajo, da se znebimo neželenih nečistoč.

Tako pridobljeno železo se pogosto ne uporablja v čisti obliki, saj je kemično nestabilno in je med proizvodnim procesom običajno dopirano z različnimi dodatki, na primer nikljem. Če tega ne storimo, lahko jeklo oksidira na zraku pri visoki vlažnosti ali temperaturi, dobro pa reagira tudi s kislinami.

Tudi za zaščito kovinske površine se pogosto uporablja tehnika elektrokemične ali kemične pasivacije. Železo, na primer, lahko pasiviziramo s koncentrirano dušikovo ali žveplovo kislino, vendar razredčene kisline dobro reagirajo s kovino.

Rešitve nalog za razširjene odgovore se ne preverjajo samodejno.
Naslednja stran vas bo pozvala, da jih preizkusite sami.

1) Napišite skrajšano ionsko enačbo za reakcijo med železom in dušikovo kislino.

2) Kako pasivacija pomaga izboljšati kemično odpornost kovine?

Preberite naslednje besedilo in dokončajte naloge 6-8.

Železo je ena najpogosteje uporabljenih kovin s strani človeka. Uporablja se tako v težki kot lahki industriji, kot so gradbeništvo, obramba, kmetijstvo itd.

Rešitve nalog za razširjene odgovore se ne preverjajo samodejno.
Naslednja stran vas bo pozvala, da jih preizkusite sami.

Podan je diagram redoks reakcije:

1. Naredite elektronsko tehtnico te reakcije.

2. Navedite oksidant in redukcijsko sredstvo.

3. Postavite koeficiente v reakcijsko enačbo.

Rešitve nalog za razširjene odgovore se ne preverjajo samodejno.
Naslednja stran vas bo pozvala, da jih preizkusite sami.

Podana je shema transformacij: → → →

Zapišite enačbe molekularne reakcije, ki jih lahko uporabite za izvedbo navedenih transformacij.

Rešitve nalog za razširjene odgovore se ne preverjajo samodejno.
Naslednja stran vas bo pozvala, da jih preizkusite sami.

Vzpostavite korespondenco med razredom organska snov in formulo njegovega predstavnika: za vsak položaj, označen s črko, izberite ustrezen položaj, označen s številko.

tehnecij

TEHNECIJ-Jaz sem; m.[iz grščine. technetos - umetno] Kemični element (Tc), srebrno siva radioaktivna kovina, pridobljena iz jedrskih odpadkov.

◁ Tehnecij, th, th.

tehnecij

(lat. Technetium), kemični element VII skupine periodnega sistema. Radioaktivna, najbolj stabilna izotopa sta 97 Tc in 99 Tc (razpolovna doba 2,6 · 10 6 oziroma 2,12 · 10 5 let). Prvi umetno pridobljen element; ki sta ga leta 1937 sintetizirala italijanska znanstvenika E. Segre in C. Perriez z bombardiranjem molibdenovih jeder z devteroni. Poimenovano iz grškega technētós - umetno. Srebrno siva kovina; gostota 11,487 g / cm 3, t pl 2200 °C. Najdemo ga v naravi v sledovih v uranovih rudah. Spektralno zaznan na Soncu in nekaterih zvezdah. Pridobljeno iz jedrskih odpadkov. Sestavni del katalizatorjev. Izotop 99 m TC se uporablja pri diagnostiki možganskih tumorjev, pri študijah centralne in periferne hemodinamike.

TEHNECIJ

TEHNEZIJ (latinsko Technetium, iz grškega technetos - umeten), Tc (beri "tehnecij"), prvi umetno pridobljen radioaktivni kemični element, atomsko število 43. Nima stabilnih izotopov. Najdaljše živeči radioizotopi: 97 Tc (T 1/2 2,6 10 6 let, zajem elektronov), 98 Tc (T 1/2 1,5 10 6 let) in 99 Tc (T 1/2 2,12 10 5 let). Praktična vrednost ima kratkoživi jedrski izomer 99m Tc (T 1/2 6,02 ure).
Konfiguracija dveh zunanjih elektronskih plasti je 4s 2 p 6 d 5 5s 2. Stopnje oksidacije od -1 do +7 (valence I-VII); najbolj stabilen +7. Nahaja se v skupini VIIB v 5. obdobju periodnega sistema elementov. Polmer atoma je 0,136 nm, ion Tc 2+ je 0,095 nm, ion Tc 4+ je 0,070 nm in ion Tc 7+ je 0,056 nm. Zaporedne energije ionizacije so 7,28, 15,26, 29,54 eV. Paulingova elektronegativnost (cm. POLING Linus) 1,9.
D. I. Mendelejev (cm. MENDELEEV Dmitrij Ivanovič) pri ustvarjanju periodične tabele sem v tabeli pustil prazno celico za tehnecij, težak analog mangana ("ekamargan"). Tehnecij sta leta 1937 pridobila C. Perier in E. Segre z bombardiranjem molibdenove plošče z devteroni (cm. DEUTRON)... V naravi se tehnecij nahaja v sledovih v uranovih rudah, 5 · 10 -10 g na 1 kg urana. Spektralne črte tehnecija so bile najdene v spektrih Sonca in drugih zvezd.
Tehnecij je izoliran iz mešanice produktov cepitve 235 U - odpadkov jedrske industrije. Pri predelavi izrabljenega jedrskega goriva se tehnecij pridobiva z metodami ionske izmenjave, ekstrakcije in frakcijske precipitacije. Kovinski tehnecij pridobivamo z redukcijo njegovih oksidov z vodikom pri 500 ° C. Svetovna proizvodnja tehnecija doseže več ton na leto. Za raziskovalne namene se uporabljajo kratkoživi tehnecijevi radionuklidi: 95m Tc ( T 1/2 = 61 dni), 97m Tc (T 1/2 = 90 dni), 99m Tc.
Tehnecij je srebrno siva kovina s šesterokotno mrežo, a= 0,2737 nm, c = 0,4391 nm. Tališče 2200 ° C, vrelišče 4600 ° C, gostota 11,487 kg / dm 3. Po kemijskih lastnostih je tehnecij podoben reniju. Vrednosti standardnih elektrodnih potencialov: pari Tc (VI) / Tc (IV) 0,83 V, pari Tc (VII) / Tc (VI) 0,65 V, pari Tc (VII) / Tc (IV) 0,738 V.
Ko Tc gori v kisiku (cm. KISIK) nastane rumena višja kislinski oksid Tc 2 O 7. Njegova raztopina v vodi je tehnecinska kislina НТсО 4. Pri izhlapevanju nastanejo temno rjavi kristali. Tehnecijeve kislinske soli - pertehnati (natrijev pertehnat NaTcO 4, kalijev pertehnat KTcO 4, srebrov pertehnat AgTcO 4). Med elektrolizo raztopine tehnecinske kisline se sprosti TcO 2 dioksid, ki se pri segrevanju v kisiku spremeni v Tc 2 O 7.
Interakcija s fluorom, (cm. FLUOR) Tc tvori zlato rumene kristale tehnecijevega heksafluorida TcF 6, pomešanega s pentafluoridom TcF 5. Tehnecijeva oksifluorida TcOF 4 in TcO 3 F. Kloriranje tehnecija daje zmes heksaklorida TcCl 6 in tetraklorida TcCl 4. Sintetizirana sta bila tehnecijeva oksiklorida TcO 3 Cl in TcOCl 3. Znani sulfidi (cm. SULFIDI) tehnecij Tc 2 S 7 in TcS 2, karbonil Tc 2 (CO) 10. Tc reagira z dušikom, (cm. dušikova kislina) koncentrirana žveplova (cm.žveplova kislina) kisline in kraljeva voda (cm. AQUA REGIA)... Pertehnati se uporabljajo kot zaviralci korozije za mehko jeklo. Izotop 99 m Tc se uporablja pri diagnostiki možganskih tumorjev, pri preučevanju centralne in periferne hemodinamike (cm. HEMODINAMIKA).

enciklopedijski slovar . 2009 .

Sopomenke:

Poglejte, kaj je "tehnecij" v drugih slovarjih:

Nuklidna miza Splošne informacije Ime, simbol Tehnecij 99, 99Tc Nevtroni 56 Protoni 43 Nuklidne lastnosti Atomska masa 98.9062547 (21) ... Wikipedia

- (Tc simbol), srebrno siva kovina, RADIOAKTIVNI ELEMENT. Prvič je bil pridobljen leta 1937 z bombardiranjem jeder MOLIBDENA z devteroni (jedri atomov DEVTERIJA) in je bil prvi element, sintetiziran v ciklotronu. Tehnecij najdemo v živilih ... ... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

TEHNECIJ- umetno sintetizirana radioaktivna kemikalija. element, simbol Tc (latinsko tehnecij), at. n. 43, ob. m. 98,91. T. se v dovolj velikih količinah pridobi s cepljenjem urana 235 in jedrski reaktorji; uspelo pridobiti približno 20 izotopov T. Eden od ... ... Velika politehniška enciklopedija

- (Tehnecij), Tc, umetni radioaktivni element VII skupine periodnega sistema, atomsko število 43; kovinski. Leta 1937 sta ga prejela italijanska znanstvenika K. Perrier in E. Segre ... Sodobna enciklopedija

- (latinsko tehnecij) Tc, kemični element VII skupine periodnega sistema, atomska številka 43, atomska masa 98,9072. Radioaktivna, najbolj stabilna izotopa sta 97Tc in 99Tc (razpolovna doba 2.6.106 oziroma 2.12.105 let). Najprej … … Veliki enciklopedični slovar

- (lat. Technetium), Tc radijski akt. kem. element periodične skupine VII. sistem elementov Mendelejeva, at. številka 43, prva umetno pridobljena kem. elementov. Naib. dolgoživi radionuklidi 98Tc (T1 / 2 = 4,2 · 106 let) in na voljo v opaznih količinah ... ... Fizična enciklopedija

Samostalnik, Število sinonimov: 3 kovina (86) ekamargan (1) element (159) Slovarski sinonim ... Slovar sinonimov

tehnecij- (Tehnecij), Tc, umetni radioaktivni element VII skupine periodnega sistema, atomsko število 43; kovinski. Leta 1937 sta ga prejela italijanska znanstvenika K. Perrier in E. Segre. Ilustrirani enciklopedični slovar

43 Molibden ← Tehnecij → Rutenij ... Wikipedia

- (lat. Technetium) Tisti, radioaktivni kemični element VII skupine Mendelejevega periodnega sistema, atomsko število 43, atomska masa 98, 9062; kovina, temprana in duktilna. Obstoj elementa z atomsko številko 43 je bil ... ... Velika sovjetska enciklopedija

knjige

Elementi. Čudovite sanje profesorja Mendelejeva, Kuramšina Arkadija Iskanderoviča, Kateri kemični element je poimenovan po goblinih? Kolikokrat je bil tehnecij "odkrit"? Kaj so "transfermijske vojne"? Zakaj so nekoč celo strokovnjaki zamenjali mangan z magnezijem in svinec z ... Kategorija: Kemijske vede Serija: Runet Science Pop Založnik: AST,
Elementi: čudovite sanje profesorja Mendelejeva, Kuramshin A. Kateri kemični element je poimenovan po goblinih? Kolikokrat je bil tehnecij "odkrit"? Kaj so Transfermia Wars? Zakaj so nekoč celo strokovnjaki zamenjali mangan z magnezijem in svinec z ... Kategorija:

Prej konec XIX stoletja so se vsi kemični elementi zdeli stalni in nedeljivi. Ni bilo vprašanja, kako lahko preoblikujete nespremenljive elemente. Toda odkritje radioaktivnosti je svet, ki ga poznamo, obrnilo na glavo in utrlo pot odkritju novih snovi.

Odkritje radioaktivnosti

Čast odkrivanja transformacije elementov pripada francoskemu fiziku Antoinu Becquerelu. Za en kemični poskus je potreboval kristale uranil kalijevega sulfata. Snov je zavil v črn papir in vrečko postavil ob fotografsko ploščo. Po razvoju filma je znanstvenik na sliki videl obrise kristalov uranila. Kljub debeli plasti papirja so se jasno razlikovali. Becquerel je ta poskus večkrat ponovil, vendar se je rezultat izkazal za enakega: na fotografskih ploščah so bili jasno vidni obrisi kristalov, ki vsebujejo uran.

Rezultate odkritja je Becquerel objavil na rednem srečanju, ki mu je predsedovala Pariška akademija znanosti. Njegov govor se je začel z besedami o "nevidnem sevanju". Tako je opisal rezultate svojih poskusov. Po tem je pojem sevanja prišel v uporabo fizikov.

Curiejevi poskusi

Rezultati Becquerelovih opazovanj so zanimali francoska znanstvenika Marie in Paula Curieja. Upravičeno so menili, da ne more imeti samo uran radioaktivnih lastnosti. Raziskovalci so opazili, da so ostanki rude, iz katere se pridobiva ta snov, še vedno zelo radioaktivni. Iskanje elementov, ki se razlikujejo od prvotnih, je privedlo do odkritja snovi s podobnimi lastnostmi uranu. Novi radioaktivni element so poimenovali polonij. To ime je dala snov Maria Curie v čast svoji domovini - Poljski. Sledilo je odkritje radija. Izkazalo se je, da je radioaktivni element razpadni produkt čistega urana. Po tem se je v kemiji začelo obdobje novih, prej nenaravnih kemikalij.

Elementi

Večina do zdaj znanih jeder kemičnih elementov je nestabilnih. Sčasoma takšne spojine spontano razpadejo na druge elemente in različne drobne delce. Težji starševski element v fizični skupnosti se imenuje izvorni material. Produkti, ki nastanejo pri razgradnji snovi, se imenujejo hčerinski elementi ali razkrojni produkti. Sam proces spremlja sproščanje različnih radioaktivnih delcev.

Izotopi

Nestabilnost kemičnih elementov je mogoče razložiti z obstojem različni izotopi isto snov. Izotopi so sorte nekaterih elementov periodnega sistema z enakimi lastnostmi, vendar z različnim številom nevtronov v jedru. Veliko zasebnikov kemične snovi imajo vsaj en izotop. Dejstvo, da so ti elementi razširjeni in dobro raziskani, potrjuje, da so bili v stabilnem stanju tako dolgo, kot je želeno. Toda vsak od teh "dolgoživih" elementov vsebuje izotope. Znanstveniki pridobijo svoja jedra v procesu reakcij, ki se izvajajo v laboratorijskih pogojih. Umetni radioaktivni element, pridobljen sintetično, ne more dolgo obstajati v stabilnem stanju in sčasoma razpade. Ta proces lahko poteka na tri načine. Po imenu elementarni delci, ki so stranski produkti termonuklearne reakcije, so vse tri vrste razpada dobile svoja imena.

Alfa razpad

Radioaktivni kemični element se lahko preoblikuje po prvi shemi razpada. V tem primeru se iz jedra oddaja alfa delec, katerega energija doseže 6 milijonov eV. Pri podrobni študiji rezultatov reakcije je bilo ugotovljeno, da je ta delec atom helija. Odnese dva protona iz jedra, tako da bo imel nastali radioaktivni element atomsko številko za dva mesta nižje v periodnem sistemu kot matična snov.

Beta razpad

Reakcijo beta razpada spremlja emisija enega elektrona iz jedra. Pojav tega delca v atomu je povezan z razpadom nevrona na elektron, proton in nevtrino. Ko elektron zapusti jedro, radioaktivni kemični element poveča svoje atomsko število za eno enoto in postane težji od svojega matičnega.

Gama razpad

Med gama razpadom jedro oddaja snop fotonov z različnimi energijami. Ti žarki se imenujejo gama žarki. V tem procesu se radioaktivni element ne spreminja. Samo izgublja energijo.

Sama nestabilnost, ki jo ima ta ali oni radioaktivni element, sploh ne pomeni, da bo v prisotnosti določene količine izotopov naša snov nenadoma izginila in sprostila ogromno energijo. V resnici razpad jedrca spominja na pripravo pokovke - kaotično gibanje koruznih zrn v ponvi in popolnoma ni znano, katera se bo prva odprla. Zakon reakcije radioaktivnega razpada lahko zagotovi le, da bo v določenem časovnem obdobju iz jedra izletela več delcev, sorazmerno s številom nukleonov, ki ostanejo v jedru. V jeziku matematike lahko ta proces opišemo z naslednjo formulo:

Tukaj na obrazu sorazmerno razmerještevilo nukleonov dN, ki zapustijo jedro v obdobju dt števila vseh nukleonov N, prisotnih v jedru. Koeficient λ je radioaktivna konstanta razpadajoče snovi.

Število nukleonov, ki ostanejo v jedru v času t, je opisano s formulo:

N = N 0 e -λt,

pri katerem je N 0 število nukleonov v jedru na začetku opazovanja.

Na primer, radioaktivni element halogen z atomsko številko 85 je bil odkrit šele leta 1940. Njegova razpolovna doba je precej dolga - 7,2 ure. Vsebnost radioaktivnega halogena (astatina) na celotnem planetu ne presega enega grama čista snov... Tako naj bi se v 3,1 ure njegova količina v naravi teoretično prepolovila. Toda stalni procesi razpada urana in torija povzročajo nove in nove atome astatina, čeprav v zelo majhnih odmerkih. Zato njegova količina v naravi ostaja stabilna.

Polovično življenje

Konstanta radioaktivnosti služi tako, da se z njo lahko določi, kako hitro razpade preučevani element. Toda za praktične probleme fiziki pogosto uporabljajo vrednost, imenovano razpolovna doba. Ta indikator pove, koliko časa potrebuje snov, da izgubi natanko polovico svojih nukleonov. Za različne izotope se to obdobje giblje od drobnih delčkov sekunde do milijard let.

Pomembno je razumeti, da se čas v tej enačbi ne sešteva, ampak se množi. Na primer, če je snov v časovnem intervalu t izgubila polovico svojih nukleonov, potem bo v obdobju 2t izgubila še polovico preostalih - torej eno četrtino začetnega števila nukleonov.

Pojav radioaktivnih elementov

Radioaktivne snovi nastajajo naravno v zgornje plasti atmosfere Zemlje, v ionosferi. Pod vplivom kozmičnega sevanja plin na velikih nadmorskih višinah doživi različne spremembe, ki pretvorijo stabilno snov v radioaktivni element. Najpogostejši plin v našem ozračju je N 2, na primer iz stabilnega izotopa dušika-14 se spremeni v radioaktivni izotop ogljik-14.

Dandanes se veliko pogosteje pojavlja radioaktivni element v verigi človeških reakcij atomske cepitve. Tako se imenujejo procesi, pri katerih se jedro matične snovi razbije na dve hčerinski jedri in nato na štiri radioaktivna "vnučka" jedra. Klasičen primer je izotop uran 238. Njegova razpolovna doba je 4,5 milijarde let. Skoraj dokler obstaja naš planet. Po desetih stopnjah razpada se radioaktivni uran spremeni v stabilen svinec 206. Umetno pridobljen radioaktivni element se po svojih lastnostih ne razlikuje od naravnega.

Praktični pomen radioaktivnosti

Po Černobilska katastrofa mnogi resno govorijo o zmanjševanju programov za razvoj jedrskih elektrarn. Toda v vsakdanjem življenju radioaktivnost prinaša velike koristi človeštvu. Raziskovanje njenih možnosti praktična uporaba se ukvarja z znanostjo radiografije. Na primer, radioaktivni fosfor se injicira v pacienta, da dobi popolno sliko zlomov kosti. Jedrska energija se uporablja tudi za proizvodnjo toplote in električne energije. Morda nas v prihodnosti čakajo nova odkritja na tem neverjetnem področju znanosti.

SISTEMATIZACIJA, POSplošitev in poglobitev 3 ŠTUDIJ KEMIJE

Poglavje II. Periodični zakon in periodični sistem D.I. Mendelejev na podlagi poučevanja

o zgradbi atoma

Cilji za §§1-3 (str. 70)

Vprašanje številka 1

Primerjaj besedilo periodični zakon podal D.I. Mendelejeva, s sodobno formulacijo. Pojasnite, zakaj je bila ta sprememba besedila potrebna.

Besedilo periodičnega zakona, ki ga je dal D.I. Mendelejev je dejal: lastnosti kemičnih elementov so občasno odvisne od atomske mase te elemente. Sodobna formulacija pravi: lastnosti kemičnih elementov so periodično odvisne od naboja jedra teh elementov. Takšno pojasnilo je bilo potrebno, saj do takrat, ko je Mendelejev vzpostavil periodični zakon, še ni bilo znano o zgradbi atoma. Po razjasnitvi strukture atoma in vzpostavitvi vzorcev porazdelitve elektronov po elektronskih nivojih je postalo jasno, da je periodično ponavljanje lastnosti elementov povezano s ponovljivostjo strukture elektronskih lupin.

Vprašanje številka 2

Zakaj število elementov v obdobjih ustreza nizu številk 2 - 8 - 18 - 32? Pojasnite ta vzorec ob upoštevanju lokacije elektronov na energijskih ravneh.

Elektroni v atomu lahko zasedajo s-, p-, d- in f-orbitale. Na enem elektronski nivo lahko je ena s-orbitala, tri p-orbitale, pet d-orbital, sedem f-orbital. V eni orbitali

ne moreta biti več kot dva elektrona. Torej, če so napolnjene samo s-orbitale, sta na elektronski ravni 2 elektrona. Če sta s- in p-orbitali napolnjeni, je na eni elektronski ravni 2 + 6 = 8 elektronov. Če so s-, p- in d- orbitale zapolnjene, je na elektronski ravni 2 + 6 + 10 = 18 elektronov. Končno, če so s-, p-, d- in f-orbitale napolnjene, je na elektronski ravni 2 + 6 + 10 + 14 = 32 elektronov. Tako število elementov v obdobjih ustreza največjemu možnemu številu elektronov na elektronski ravni.

Vprašanje številka 3

Na podlagi teorije atomske zgradbe pojasnite, zakaj se skupine elementov delijo na glavne in sekundarne.

V elementih glavnih podskupin periodnega sistema elementov pride do polnjenja orbital zunanje elektronske ravni z elektroni. V elementih stranskih podskupin pride do polnjenja orbital predzadnje elektronske ravni z elektroni.

Vprašanje številka 4

Kakšna so merila za razlikovanje s-, p-, d- in f-momentov?

V atomih s-elementov pride do polnjenja s-orbital, v atomih p-elementov so napolnjene p-orbitale, v atomih d-elementov

- d-orbitale in v atomih f-elementov - f-orbitale.

Vprašanje številka 5

Z uporabo tabele periodnega sistema kemičnih elementov D.I. Mendelejev, sestavi diagrame razporeditve elektronov v orbitalah in energijskih nivojev v atomih elementov vanadija V, niklja Ni in arzena As. Kateri so p-elementi in kateri d-elementi in zakaj?

atom vanadija:

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

atom niklja: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

Arzenov atom: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

V atomih vanadija in niklja je 3d podnivo zapolnjen, zato jih imenujemo d elementi. V atomu arzena je zapolnjena podnivo 4p, torej je arzen p-element.

Vprašanje številka 6

Pojasni, zakaj se kemijski znak vodika običajno uvršča v glavno podskupino skupine I in v glavno podskupino skupine VII.

V atomu vodika je en s-elektron na zunanji (in edini) elektronski lupini, kot atomi alkalijske kovine... Zato je vodik uvrščen v prvo skupino periodnega sistema. Po drugi strani pa za zapolnitev zunanje elektronske lupine vodikovemu atomu manjka en elektron, pa tudi atomi halogena, zato je tudi vodik uvrščen v glavno podskupino skupine VII periodnega sistema.

Vprašanje številka 7

Pojasnite, zakaj imajo lantanidi in aktinidi podobne kemijske lastnosti na podlagi vzorcev postavitve elektronov v orbito.

V atomih lantanidov in aktinidov je zapolnjena tretja zunanja elektronska raven. V kolikor Kemijske lastnosti odvisni predvsem od elektronov zunanje lupine, potem so si lantanidi in aktinidi po lastnostih zelo podobni.

Vprašanje številka 8

Poimenujte umetno pridobljene elemente, ki so vam znani, navedite njihovo mesto v tabeli periodnega sistema kemičnih elementov D.I. Mendelejeva in narišite diagrame iz

ki odraža razporeditev elektronov v orbitalah v atomih teh elementov.

V naravi se ne pojavljajo in jih je mogoče umetno pridobiti samo s tehnecij (št. 43), prometij (št. 61), astatin (št. 85), francij (št. 87) in transuranske elemente, torej elemente, ki jih najdemo v periodični sistem po uranu (s številkami 93 in več).

Elektronska vezja tehnecij, prometij, astat in francija:

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 Na 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p5 87 Fr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 6p 6s 4s 4s 6p 6s 4s 4d 6s

Elektronsko vezje prvega od transuranskih elementov - neptunija:

93Np

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

Vprašanje številka 9

Pojasnite bistvo pojma "valenca" z vidika sodobnih idej o strukturi atomov in tvorbi kemičnih vezi.

Valenca je enaka številu kemične vezi, ki ga lahko tvori atom določenega elementa z atomi drugih elementov. Elektroni zunanjega elektronskega nivoja sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi. Valence lahko opredelimo tudi kot število elektronov, ki jih atom določenega kemičnega elementa lahko zagotovi za tvorbo kemičnih vezi z atomi drugih elementov.

Vprašanje številka 10

Zakaj številčna vrednost valence ne sovpada vedno s številom elektronov na zunanjih energijskih ravneh?

Tvorba kemičnih vezi je možna, če so v atomu neparni elektroni. V mnogih elementih niso vsi elektroni zunanje elektronske ravni neparni.

Na primer, atomi kisika in žvepla imajo šest elektronov na zunanji ravni, vendar sta le dva neparna:

16S ↓

Vendar pa so v atomu žvepla na zunanji elektronski ravni še vedno prazne 3d orbitale, na katere se lahko prenesejo elektroni iz 3s in 3p orbital, zaradi česar v atomu žvepla postane šest neparnih elektronov:

16S ↓

Zato je največja valenca žvepla šest, torej sovpada s številom elektronov na zunanji elektronski ravni. V atomu kisika na drugi ravni ni d-orbital, zato ni možnosti, da bi se elektroni razparili, valenca kisika pa ne more biti večja od dveh, torej ni enaka številu elektronov na zunanji strani. ravni.

Vprašanje številka 11

Zakaj največja valenca elementov 2. obdobja ne more preseči števila 4?

V atomih elementov drugega obdobja ne more biti več kot 4 neparni elektroni, saj je na drugi elektronski ravni ena s-orbitala in tri p-orbitale. Valenca je enaka številu neparnih elektronov, zato valenca elementov drugega obdobja ne more biti večja od 4.

Vprašanje številka 12

Naredite elektronska vezja, ki prikazujejo valenco dušika v dušikovi kislini ter valenco ogljika in kisika v ogljikovem monoksidu (II).

a) Molekula ogljikovega monoksida. Struktura elektronskih lupin atomov ogljika in kisika:

V molekuli ogljikovega monoksida dve vezi tvorita dva neparna elektrona atoma ogljika in dva neparna elektrona atoma kisika. Atom kisika ima tudi par elektronov v orbitali 2p, atom ogljika pa ima prosto 2p orbitalo. Par elektronov preide z atoma kisika na atom ogljika in tvori donorsko-akceptorsko vez. Elektronsko formulo ogljikovega monoksida (II) je mogoče prikazati na naslednji način:

(puščica označuje vez darovalec-akceptor).

b) Molekula dušikove kisline. Elektronska vezja atomov vodika, kisika in dušika:

Atom vodika tvori vez z atomom kisika na račun enega samega elektrona. Drugi elektron atoma kisika sodeluje pri tvorbi vezi z atomom dušika:

Atom dušika ima dva neparna elektrona in z drugim atomom kisika tvori dve vezi:

H O N O

Imeti dušikov atom, je še vedno vklopljen elektronski par 2s orbitale.

V tretji atom kisika, pride do parjenja elektronov in nastane prosta orbitala:

Par elektronov iz atoma dušika se prenese na izpraznjeno orbitalo kisikovega atoma in tvori se donorsko-akceptorska vez:

Vprašanje št. 13

Zakaj v skladu s sodobnimi pojmi koncept valence ni uporaben za ionske spojine?

Valenca je enaka številu vezi, ki jih tvori atom, in je odvisna od števila elektronov na zunanji elektronski ravni. Ionske spojine so sestavljene iz pozitivno in negativno nabitih ionov, ki jih držijo skupaj s silami električne privlačnosti. V ionskih spojinah je število vezi med ioni odvisno

sita iz stavbe kristalna mreža, je lahko različna in ni povezana s številom elektronov na zunanji elektronski ravni.

Vprašanje številka 14

Kakšne vzorce opazimo pri spreminjanju atomskih polmerov v obdobjih od leve proti desni in med prehodom iz enega obdobja v drugo?

V obdobjih se atomski polmeri zmanjšujejo od leve proti desni. To je posledica dejstva, da se naboj jedra poveča in se elektroni močneje privlačijo v jedro, elektronska lupina se tako rekoč skrči. V skupinah se polmeri atomov povečujejo od zgoraj navzdol, saj se povečuje število elektronskih lupin.

Vprašanje številka 15

Ne pozabite na formulacijo periodičnega zakona, ki ga je dal D.I. Mendelejev in sodobna formulacija tega zakona. Vklopljeno konkretni primeri potrjujejo, da se občasno ne spreminjajo le lastnosti kemičnih elementov, temveč tudi oblike in lastnosti njihovih spojin.

Besedilo periodičnega zakona, ki ga je dal D.I. Mendelejev je dejal: lastnosti kemičnih elementov so periodično odvisne od atomske mase teh elementov. Sodobna formulacija pravi: lastnosti kemičnih elementov so periodično odvisne od naboja jedra teh elementov. Občasno se spreminjajo tudi lastnosti spojin kemičnih elementov. Na primer, oksidi vseh kovin glavne podskupine skupine I (Li2 O, Na2 O, K2 O, Rb2 O, Cs2 O) kažejo osnovne lastnosti, oksidi vseh elementov glavne podskupine skupine IV (CO2, SiO2 , GeO2 SnO2, PbO2) kažejo kisle lastnosti ...

ν (SO2) =

M (SO2)

Ker Pri reakciji dobimo SO2 in H2O, potem so lahko v začetni snovi le S, H in O. Nato lahko začetno snov shematično predstavimo s formulo Sх Well Oz. Nato bo napisana reakcijska enačba

		x + y

0,02 mola vode vsebuje 0,02 2 = 0,04 mola vodikovih atomov. 0,02 mola žveplovega oksida vsebuje 0,02 mola vodikovih atomov. Izračunajmo maso vodika in žvepla v snovi:

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

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

Masa žvepla in vodika je 0,64 + 0,04 = 0,68 g, torej je enaka masi snovi, kar pomeni, da snov ne vsebuje drugih elementov razen žvepla in vodika. 0,04 mola vodika predstavlja 0,02 mola žvepla, to pomeni, da je za 2 atoma vodika 1 žveplov atom, najpreprostejša formula snovi H2S je vodikov sulfid.

Odgovor: vodikov sulfid H2S.

Problem številka 2

Skozi raztopino, ki vsebuje 10 g natrijevega hidroksida, je prešlo 20 g vodikovega sulfida. Kakšna sol je nastala v tem primeru? Določite njegovo maso in količino.

Možna je tvorba dveh soli - natrijevega sulfida po enačbi (1) in natrijevega hidrosulfida po enačbi (2).

2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O
NaOH + H38 = NaHS + H2O

Izračunajmo molsko maso natrijevega hidroksida in vodikovega sulfida:

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

M (H2S) = 1 2 + 32 = 34 g/mol

Izračunajmo količino snovi natrijevega hidroksida in vodikovega sulfida:

ν (NaOH) =

ν (H2S) =	m (H2 S)
	M (H2 S)

Po enačbi (2) 1 mol natrijevega hidroksida reagira z 1 molom vodikovega sulfida, kar pomeni, da je za reakcijo z 0,59 mola vodikovega sulfida potrebno 0,59 mola natrijevega hidroksida, glede na pogoj pa je bilo le 0,25 mola. prevzeti. Posledično se vodikov sulfid vzame v presežku in nastane natrijev hidrosulfid, izračun se izvede z natrijevim hidroksidom. Iz 1 mola natrijevega hidroksida po enačbi nastane 1 mol natrijevega hidrosulfida, zato iz 0,25 mola natrijevega hidroksida dobimo 0,25 mola natrijevega hidrosulfida.

Izračunajmo molsko maso natrijevega hidrosulfida:

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

Izračunamo maso natrijevega hidrosulfida:

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

Odgovor: Dobite 0,25 mol (14 g) natrijevega hidrosulfida.

Problem številka 3

Koliko aluminijevega oksida v gramih lahko dobimo iz 100 g kristalnega hidrata aluminijevega klorida AlCl3 6H2 O?