Радиационная безопасность
Download 1.93 Mb. Pdf ko'rish
|
uch00149
|
1.2. АТОМ И АТОМНОЕ ЯДРО
В соответствии с современными представлениями, ней- тральные атомы состоят из положительно заряженных ядер размером порядка 10 -12 см, окруженных отрицательно заряжен- ными электронами, заряд которых соответствует заряду ядра, что и обеспечивает атому электронейтральность. Размеры ато- мов составляют величины порядка 10 -8 см. Заряд ядра Z, выраженный в единицах, соответствующих заряду электрона, равен порядковому номеру элемента в Пе- риодической системе элементов Д. И. Менделеева и числу элек- тронов нейтрального атома, определяющих его химические свойства. Учитывая малую массу электрона, становится понят- ным, что основная масса атома сосредоточена в его ядре. Открытие протона и последующее открытие нейтрона по- зволило предложить модель строения ядра, в соответствии с которой ядро состоит из протонов и нейтронов, которым при- своено название нуклоны. Число протонов в ядре (а именно они и определяют его заряд) равно Z, а суммарное число прото- нов и нейтронов равно массовому числу атома А. В соответст- вии с этим число нейтронов N в атомном ядре равно A – Z и, следовательно, A=Z+N. Однако ядра одного и того же элемента (т.е. ядра с оди- наковым Z) могут содержать различное число нейтронов (N), а, следовательно, иметь различный атомный вес (А) при одинако- вых химических свойствах. Такие разновидности атомов (по числу А, т.е. атомному весу) одного и того же элемента (с одним и тем же Z) называют изотопами, а явление – изотопией. Ядра изотопов разнятся числом нейтронов (N). Изотопы элементов, например, урана, обозначают как 92U235 и 92U238. Это озна- чает, что первый изотоп урана имеет порядковый номер 92 и такое же количество протонов в ядре и атомную массу равную 235 а.е.м., тогда как второй изотоп урана имея такой же поряд- ковый номер и количество протонов имеет массу равную 238 а.е.м., т.е. его ядро содержит на три нейтрона больше. Посколь- ку символ химического элемента однозначно определяет его 10 место в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева и соответствует заряду ядра (Z), для идентификации изотопа хи- мического элемента достаточно указывать его символ и атом- ный вес, например, 90 Sr, Sr-90 или текстом стронций-90. В природе явление изотопии встречается широко, хотя известны случаи, когда химические элементы представлены единственным изотопом, например, фтор, йод, золото. Кроме того, у химических элементов, имеющих стабильные изотопы, их соотношение является вполне определенной величиной. Так природный хлор и содержащие его соединения всегда состоят из смеси его изотопов, а именно, 73,4% хлора-35 и 24,6 % хло- ра-37. Однако в некоторых случаях могут встречаться исключе- ния, например, для изотопов свинца в рудах, содержащих уран и торий. Рис. 2. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева Необходимо отметить, что ядра многих элементов неста- бильны, и, следовательно, стремятся перейти в устойчивое со- стояние. Переход носит статистический характер и осуществля- ется за счет корпускулярного излучения, часто сопровождаемого гамма-излучением, причем стабильность ядер невозможна во- обще для элементов с Z > 83, т.е. они радиоактивны. |
