Mavzu: Radioaktivlik. Radioaktivlik Atom yadrosining bog’lanish energiyasi. Yadro reaksiyalari Reja

Mavzu: Radioaktivlik. Radioaktivlik Atom yadrosining bog’lanish energiyasi.Yadro reaksiyalari
Reja:
1.Radioaktivlik
2.Atom tuzulishi.
3.Yadroviy reaksiyalar
4.Bor postulatlari.

Radioaktivlik (radio... va activus — taʼsirchan) — kimyoviy element beqaror izotopining elementar zarralar yoki yadrolar chiqarib oʻz-oʻzidan boshqa element izotopiga aylanish qobiliyati. Tabiiy sharoitlardagi izotoplarda boʻladigan radioaktiv tabiiy radioaktiv, yadro reaksiyalari vositasida olinadigan izotoplarning radioaktivi sunʼiy radioaktiv deyiladi. Sunʼiy va tabiiy R. orasida hech qanday farq yoʻq. Ikkala holda yuz beradigan radioaktiv yemirilish jarayoni bir xil qonunlarga boʻysunadi.
Radioaktivlik hodisasini birinchi marta 1896 yilda A. A. Bekkerel kashf qilgan. U uran tuzlaridan nomaʼlum nurlar chiqishini, bu nurlar xuddi rentgen nurlari kabi har xil moddalardan oʻtishini, fotografiya plstinkasini qoraytirishini birinchi boʻlib aniqladi va ularni radioaktiv nurlar deb atadi. Tez orada toriyning radioaktivligi aniqlandi. 1898 y.da esa M. Sklodovskaya Kyuri va P. Kyurilyar ikkita yangi radioaktiv element (poloniy va radiy) ni kashf etdilar. E. Rezerford va yuqorida nomlari zikr etilgan olimlarning kuzatishlari natijasida radioaktiv moddalar oʻzidan uch xil koʻrinishdagi (a, r va u)nurlarni chiqarishi aniqlandi va bu nurlarning tabiati oʻrganildi: anurlar ikkita musbat zaryadga ega boʻlgan geliy atomining yadrosidan iborat; nurlar manfiy zaryadga ega boʻlgan elektronlardan iborat; unurlar rentgen nurlariga oʻxshaydigan elektromagnit nurlanishdir.
Radioaktivlikning maʼlum boʻlgan asosiy turlari quyidagilardan iborat: 1) sxemirilish; 2) remirilish (shu jumladan, Ktutish); 3) protonli R.; 4) ogʻir yadrolarning spontan ravishda boʻlinishi. Radioaktiv yemirilish natijasida hosil boʻlgan yadrolar radioaktiv boʻlishi va ularning yemirilishidan hosil boʻlgan yangi yadrolar ham yana radioaktiv boʻlishi mumkin va h.k. Tabiatda uchta radioaktiv kator mavjud ekanligi aniqlangan boʻlib, ular uran, toriy va aktinouran elementlaridan boshlanadi. Uchchala holda ham oxirgi mahsulot qoʻrgʻoshin izotoplari, yaʼni birinchi katorda oxirgi mahsulot 206Rv, ikkinchisida 2O8Rv va uchinchisida 207Rv boʻladi. Radioaktiv yemirilish nazariyasi koʻrsatadiki, dt vaqt ichida yemiriladigan yadrolarning soni dN radioaktiv yadrolarning umumiy soni TV ga proporsional boʻlib, radioaktiv yemirilish eksponensial qonun boʻyicha kechadi: N=Noe~x"; bunda N —t paytdagi yemirilmagan yadrolar soni, No — boshlangʻich paytdagi yemirilmagan yadrolar soni va ^.yemirilish doimiysi; yadroning ichki tuzilishiga bogʻliq boʻlgan oʻzgarmas miqdor. Radioaktiv yemirilishning eksponensial qonuni statistik qonun boʻlib, faqat juda katta sondagi atomlar uchun oʻrinlidir. Boshlangʻich paytdagi yadrolar miqdori yarmisining yemirilishiga ketadigan vaqt moddaning yarim yemirilish davri T deyiladi. U yemirilish doimiysi X bilan quyidagicha bogʻlangan: T=0,603 X. Radioaktiv qatorlarni boshlab beruvchi uran nU, torii ^Th va aktinouran 92i elementlarining yarim yemirilish davrlari, mos ravishda 4,51109 yil, 1,391010 yil va 7,13YU8 yilga teng .
Radioaktivlik, asosan, kyuri yoki uning ulushlari orkali ifodalanadi. Aktivlik 1 kyuri sifatida radioaktiv moddaning bir sekundda 3,710’° ta yadrosining yemirilishi qabul qilingan.
Radioaktivlik kashf qilinishi fan va texnikaning taraqqiyotiga katta hissa qoʻshdi. U moddalar tuzilishi va xossalarini oʻrganishda yangi davr ochib berdi.
AAtom tuzilishining murakkab ekanligini isbotlovchi kashfiyotlardan yana biri 1895 y. frantsuz olimi Anri Bekkerel tomonidan ochilgan tabiiy radioaktivlik xodisasidir. Radioaktivlik xodisasi ochilishidan sal oldin 1896 yil yanvarda Rentgen g-nurlarniochdi va keyinchalik bu nurlar «Rentgen» nurlari nomini oldi. Rentgen nurlari to’lqin uzunligi 10-5-102 nm bo’lgan, ko’zga ko’rinmaydigan elektromagnit nurlanishi bo’lib, kuchli teshib o’tish qobiliyatiga ega. rentgen nurlarining bu xossasidan texnikada va meditsinada ko’p qo’llaniladi.
A.Bekkerel bu kashfiyot bilan juda qiziqdi va K2[UO2(SO4)2]2H2O mineralini qorong’ulikda o’z-o’zidan ko’zga ko’rinmas nur tarqatishini aniqladi. Bu hodisa radioaktivlik deyiladi.
Bekkerel maslahati bilan M.Skladovskaya-Kyuri va uning eri Per-Kyurilar o’zlarining eng muhim tajribalariga kirishadilar va uran rudasi tarkibidan 1898 y. poloniy va raiy elementlarini ajratib olishga muvaffaq bo’ladilar.
Radioaktivlik hodisasini keyinchalik asosan tekshirganingliz olimlardan Ernest Rezerford bo’lib, u uch xil – a (alfa), (beta) va g (gamma) nurlanishni aniqladi. Har bir nurlanish o’zining elektr xossasi va teshib o’tish qobiliyatlari bilan farq qiladi.
-nurlanish juda katta tezlik bilan harakterlanuvchi elektronlar oqimidan iborat ekanligi isbotlandi, shuning uchun ular, -zarrachalar deb nomlanadi. Elektron zaryadi birligida har bir -zarracha birligi 1ga teng.
A-nurlar musbat zaryadlangan zarrachalar bo’lib, ularning zaryadi +2 ekanligi isbotlandi. Rezerford a-zarracha massasim -zarrachasiga nisbatan juda yuqori ekanligi va ular atrof muhitdagi elektronlarni briktirib geliy atomini hosil qilishini aniqladi.
Atom tuzilishi to’g’risidagi eng birinchi model Tomson (1904 y) tomonidan yaratilgan bo’lib, unga asosan atom-ma‘lum bir zichlikka ega bo’lgan, taxminan uning diametri 0,1 nm hajmidagi msbat elektrosferadir, elektronlar bu maydonda ularni neytrallab turadi. Elektronlarning tebranuvchan harakati elektromagnit to’lqinini yaratadi deydi. Bu Rezerford (1907 y) amalda isbot qildi. U toza oltin folgasidan a-nurlar o’tkazganda ularning 10000 tadan bir spektr 1800 burchak ostida orqaga qaytadi. Bularni hisoblab bu musbat zaryadlarning o’lchovi 10-13 sm ekanini aniqladi. Bu asosda Rezerford 1911 yil atom tuzilishining planetar modelini yaratdi.
Rezerfordning atom tuzilishining yadro-planetar modeli.
Atom tuzilishi to’g’risidagi to’g’ri tushunchalarning yaratilishida Rezerford va uning shogirdlari Geyger hamda Marsdenlar tomonidan o’tkazilgan tajriba natijalari ya‘ni turli moddalarda a-zarrachalarining og’ishi muhim rol oynadi.
Radioaktiv manbadan chiqayotgan a-zarrachalar oqimi tor tirqish orqali oltin folgaga yuboriladi. A-zarrachalarni yuziga ZnS yoki K2 [PtC16] qoplangan fyuorestsirlovchi aylanma ekranda qayd qilinadi. A-zarrachalarning yoyilishini kuzatuvchi Rezerford tajribasi 1-rasmda keltirilgan. Oltin folgasidan o’tayotgan a-zarrachalarning ko’pchilik qismi yoyilmasidan o’tadi. Faqat ularning bir qismigina ma‘lum darajada yoyiladi, hatto ulardan ayrimlari butunlay qarama-qarshi tomonga (orqaga) yo’naladi va ekranda chaqnash kuzatiladi.
Qarama-qarshi tomonda vujudga keladigan chaqnashlar soni a-zarrachasi yo’liga qoyilgan folganing qanday metalldan tayyorlanganligiga bog’liq bo’ladi. Bir xil sharoitda o’tkazilgan tajribalar shuni ko’rsatdiki, metall massasi qancha katta yoki metallning tartib nomeri qanchalik katta bo’lsa teskari tomonga yo’nalgan a-zarrachalar soni shuncha ko’p bo’ladi.
Masalan: bir minutda alyuminiy plastinkasidan qaytgan a-zarrachalar soni-3 ta, temirda-10, misda-15, kumushda-27, qalayda-34, platinada-63 va x.kazolarga teng bo’ladi. Juda katta energiyaga va sekundiga un minglar kilometr tezlikka ega bo’lgan a-zarrachalarining to’g’ri yo’lini butunlay teskari tomonga o’zgartirishi kutilmagan hodisa bo’lib, hammani xayratga soldi. Tajriba natijalarini eshitgan Rezerford bu mening hayotimdagi eng kutilmagan voqeadir va bu papiros qog’oziga qaratib otilgan o’qning undan qaytib o’zingni yarador qilishi kabi kutilmagan xodisalar deydi.
Atom yadrosining tarkibi va tuzilishi (qisqacha). Atom yadrosi: tarkibi, xususiyatlari, modellari, yadro kuchlari. Massasi. Asosiy o'lchamlari
Muayyan miqdordagi proton va neytronga ega zarrachalar sinfi deb hisoblangan atom yadrosi deyiladi nuklidga aylanadi.

Ba'zi kamdan-kam holatlarda qisqa umrli ekzotik atomlar paydo bo'lishi mumkin, bunda boshqa zarralar nuklon o'rniga yadro bo'lib xizmat qiladi.

Yadrodagi protonlar soni uning zaryad soni deb ataladi Z (\\ displaystyle Z) - bu raqam Mendeleev elementlarining davriy jadvaliga kiradigan elementning tartib raqamiga tengdir. Yadrodagi protonlar soni neytral atomning elektron qobig'ining tuzilishini va shuning uchun tegishli elementning kimyoviy xususiyatlarini aniqlaydi. Yadrodagi neytronlar soni bunga deyiladi izotop raqami N (\\ displey uslubi N). Bir xil proton va turli xil neytronlarga ega yadrolarga izotoplar deyiladi. Bir xil miqdordagi neytronlarga ega, ammo har xil protonli yadrolarga izotonlar deyiladi. Izotop va izoton atamalari ko'rsatilgan yadrolarni o'z ichiga olgan atomlarga nisbatan, shuningdek bitta kimyoviy elementning kimyoviy bo'lmagan turlarini tavsiflash uchun ham qo'llaniladi.
Yadrodagi nuklonlarning umumiy soni uning massa soni deb nomlanadi. A (\\ displey uslubi A) ( A \u003d N + Z (\\ displey uslubi A \u003d N + Z)) va davriy jadvalda ko'rsatilgan o'rtacha atom massasiga teng. Bir xil massa soniga ega, ammo turli proton-neytron tarkibiga ega bo'lgan nuklidlar odatda izobarlar deyiladi.
Har qanday kvant tizimi singari, yadrolar ham hayajonlangan holatda bo'lishi mumkin va ba'zi holatlarda bunday holatning umri yillar davomida hisoblab chiqiladi. Bunday hayajonlangan holatlarga yadroviy izomerlar deyiladi.
Atom yadrosining tuzilishi. Yadro kuchlari
Yadro kuchlari.Yadro tarkibidagi zarrachalarning bog'lovchi energiyasi, uran yadrolarining parchalanishi, zanjir reaktsiyasi.
Atom yadrosining tuzilishi Yadro kuchlari
Zaryadlangan zarrachalarning tarqalishini, agar bir nuqtada bir joyga to'plangan va bir xil kattalikdagi qarama-qarshi elektr energiyasining yagona sferik taqsimoti bilan o'ralgan markaziy elektr zaryadidan iborat atomni olsak, tushuntirish mumkin. Atomning bunday joylashishi bilan, a- va β-zarralar, ular atom markazidan juda yaqin masofada o'tganda katta og'ishlarni boshdan kechirishadi, ammo bunday og'ish ehtimoli unchalik katta emas.
Shunday qilib, Ruterford atom yadrosini kashf etdi, shu vaqtdan boshlab yadro fizikasi atom yadrolarining tuzilishi va xususiyatlarini o'rganishni boshladi.
Elementlarning barqaror izotoplari kashf etilgandan so'ng, eng engil atomning yadrosi barcha yadrolarning tarkibiy zarralari rolini oldi. 1920 yildan beri vodorod atomining yadrosi rasmiy atama - protonga ega. Ko'zga tashlanadigan kamchiliklarga ega bo'lgan yadro tuzilishining proton-elektron qidiruv nazariyasidan so'ng, birinchi navbatda, yadrolarning spinlari va magnit momentlarini o'lchash tajriba natijalariga zid keladi; 1932 yilda Jeyms Chadvik tomonidan yangi neytron deb nomlangan elektr neytral zarrasi kashf qilindi. Xuddi shu yili Ivanenko va mustaqil ravishda Heisenberg yadro proton-neytron tuzilishi haqida gipotezani ilgari surdilar. Keyinchalik, yadro fizikasi va uning qo'llanilishi rivojlanishi bilan bu faraz to'liq tasdiqlandi.

Atom yadrosining tuzilishi nazariyalari

Fizikaning rivojlanishi jarayonida atom yadrosining tuzilishi uchun turli xil farazlar ilgari surildi; Shunga qaramay, ularning har biri faqat cheklangan yadro xususiyatlarini tavsiflashga qodir. Ba'zi modellar o'zaro eksklyuziv bo'lishi mumkin.
Eng mashhurlari quyidagilar:

Yadroning tomchilatib modeli - 1936 yilda Niels Boh tomonidan taklif qilingan.

Yadroning qobiq modeli - XX asrning 30-yillarida taklif qilingan.

Umumiy Bohr-Mottelson modeli

Klaster yadro modeli

Nuklon birlashmasi modeli

Supero'tkazuvchi yadro modeli

Statistik yadro modeli

Nazariyadan haqiqatga
Yigirmanchi asrning boshlariga kelib, atom tuzilishi faqat gipoteza bo'lib qolmadi, ammo mutlaq haqiqatga aylandi. Ma'lum bo'ldiki, atom yadrosining tuzilishi juda murakkab tushunchadir. Uning tarkibiga quyidagilar kiradi: Ammo savol tug'ildi: atomning tarkibi va bu zaryadlarning boshqa sonini o'z ichiga olganmi yoki yo'qmi?
Sayyoraviy model
Dastlab, atom bizning Quyosh tizimimizga juda o'xshash tarzda qurilgan deb o'ylagan. Biroq, tezda bunday qarash umuman to'g'ri emasligi ma'lum bo'ldi. Tasvirning astronomik shkalasini millimetrning milliondan uch qismini egallaydigan mintaqaga sof mexanik ravishda o'tkazish muammolari hodisalarning xususiyatlari va xususiyatlarining sezilarli va keskin o'zgarishiga olib keldi. Asosiy farq atom tomonidan qurilgan juda qattiq qonunlar va qoidalar edi.

Sayyoraviy modelning kamchiliklari

Birinchidan, bir xil turdagi va elementdagi atomlar parametrlar va xususiyatlar jihatidan mutlaqo bir xil bo'lishi kerakligi sababli, bu atomlarning elektronlarining orbitalari ham bir xil bo'lishi kerak. Biroq, astronomik jismlarning harakat qonunlari bu savollarga javob bera olmadi. Ikkinchi qarama-qarshilik shundan iboratki, elektronning orbitada harakatlanishi, agar biz unga yaxshi o'rganilgan fizik qonunlarni qo'llasak, doimiy ravishda energiya chiqarilishi kerak. Natijada, bu jarayon elektronning emirilishiga olib keladi va natijada parchalanadi va hatto yadroga tushadi.

Ona to'lqinining tuzilishi va
1924 yilda yosh aristokrat Lui de Brogli ilmiy jamoatchilikni atom yadrolarining tarkibi kabi g'oyalar to'g'risida fikr yuritishga undadi. G'oya shundan iborat ediki, elektron shunchaki yadro atrofida aylanadigan harakatlanuvchi to'p emas. Bu kosmosda to'lqinlarning tarqalishiga o'xshash qonunlarga muvofiq harakat qiladigan loyqa modda. Tezda, bu g'oya umuman har qanday jismning harakatiga taalluqli bo'lib, biz bu harakatning faqat bitta tomonini payqadik, ammo ikkinchisi aslida ko'rinmaydi. Biz to'lqinlar tarqalishini ko'rishimiz mumkin va zarracha harakatini sezmaymiz yoki aksincha. Aslida, harakatning ikkala tomoni hamisha mavjud va elektronning o'z orbitasida aylanishi nafaqat zaryadning o'zi, balki to'lqinlarning tarqalishidir. Ushbu yondashuv ilgari qabul qilingan sayyoraviy modeldan tubdan farq qiladi.