Строение атома. Ядерные реакции
Строение атома Атом состоит из [link] , то есть, слева записывается сумма исходных частиц, справа — сумма получившихся частиц (продуктов реакции), а между ними ставится стрелка. В ядерных реакциях выполняется закон сохранения заряда, масс, импульса и энергии.
[pic]
[pic]
Дефект масс
При синтезе ядра масса образовавшегося ядра всегда меньше суммы масс покоя свободных частиц, его образовавших.
Дефект масс равен разности между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:
где М я – масса ядра
Z – число протонов в ядре
mр – масса покоя протона
N – число нейтронов в ядре
mn – масса покоя свободного нейтрона:
[pic]
[pic]
Энергия связи
Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. Из закона сохранения энергии следует, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.
[pic]
Физические постоянные
Атомная единица массы
Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1/12 массы атома углерода С612
[pic]
[pic]
Электрон-вольт
Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В.
[pic]
Масса протона
[pic]
1.00727647 а.е.м
Масса нейтрона
[pic]
1.00866501 а.е.м
Масса электрона
[pic]
[pic]
Решите задачи
1.Определить нуклонный состав ядер гелия 2He4 , лития 3Li6, натрия 2Na23
,урана 92U235 и железа 26Fe54
2.Определить, во сколько раз плотность ядерного вещества больше плотности железа Средний объем, занимаемый одним нуклоном равен 2х10-38см3. Плотность железа равна 7800 кг/м3 ( в 1013 раз).
3.Порядковый номер неона в таблице химических элементов равен 10, а его массовое число равно 20. Определить, чему равен суммарный заряд всех ядер неона, содержащихся в 2 граммах неона.( 9,6.104 Кл)
4.Из таблицы химических элементов находим, что массовое и зарядовое число кальция равны соответственно 40 и 20. Определить суммарный заряд всех электронов в атоме кальция.(:-3,2.10-19Кл)
5.Серебро в таблице химических элементов находится под номером 47. Чему будет равен суммарный заряд всех электронов, содержащихся в 1 грамме серебра?(4,2 .104Кл)
6.Баллон содержит гелий при температуре —73 °С и под давлением 1660 Па. Объем баллона 5 л. Чему равен суммарный заряд всех электронов, принадлежащих атомам этого гелия?( -9,06.103 Кл)
7.Определить дефект массы в изотопе тяжелого водорода 2H3 и изотопе лития 3Li7
(51·10-29кг;7·10-29кг)
8.Вычислить энергию связи для следующих ядер: гелия 2He4;железа 26Fe54
Урана 92U238 ( 4.38·1O-12Дж;7,55·1O-2Дж;2,88·10-10Дж)
9.Радиоактивный распад радия 88Pa226 сопровождается вылетом альфа-частиц. Написать ядерную реакцию и определить элемент, который образуется в
результате распада
(ядро радона 86Rn222)
10. Написать недостающие обозначения в ядерных реакциях:
[pic] 73Li + 21H ? + 10n
[pic] 73Li + ? 42He + 42He
11.Ядро урана 92U235,захватив один нейтрон, разделилось на 2 осколка, при этом освободилось 2 нейтрона. Один из осколков оказался ядром ксенона 54Xe140.определить, какой будет второй осколок. Написать уравнение ядерной реакции.
(ядро олова 88Sn94).
12.При бомбардировке азота 147N нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается β-радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию.
13. Радиоактивный марганец 5425Mn получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа 5626Fe дейтронами, второй – в облучении изотопа железа 5426Fe нейтронами. Написать ядерные реакции.
14.В процессах деления ядро урана распадается на две части, общая масса которых меньше начальной массы ядра приближенно на 0,2 массы покоя протона. Сколько энергии выделяется при делении одного ядра урана?
(3,2·10-2Дж)
15.Мощность атомной электростанции 5·IO5 кВт, а К. П. Д. 20% Определить
годовой расход урана 92U255.Сравнить с годовым расходом угля на тепловой электростанции той же мощности, при К. П. Д. 75%
(964 кг; ядерного горючего требуется в 106 раз меньше, чем угля).
[pic]
[pic]
