Ядерная химия

Выберите название статьи:

Механизм радиоактивности осколочных ядер

Новая теория изотопов

Стабильные изотопы

Ядра изотопов тория и урана

Ядра изотопов трансурановых элементов

Ядерная химия занимается изучением реакций, при которых происходит изменение атомных ядер. Ее развитие и возможности практических приложений ограничены устаревшими представлениями о строении атомного ядра, механизме выделения и поглощения энергии в ядерных реакциях, связи состава ядра с его свойствами. В предлагаемой теории решены многие проблемы современной ядерной химии.

Аннотации статей

Механизм радиоактивности осколочных ядер

Радиоактивность осколочных ядер связана с их аномальным составом. У них избыток тритонов и недостаток гелионов по сравнению со стабильными ядрами.

Радиоактивность осколочных ядер объясняется их аномальным составом. У них избыток тритонов и недостатое гелионов по сравнению с ядрами стабильных изотопов. Они обладают избыточной внутренней энергией. Внутри осколочных ядер происходят реакции внутриядерного синтеза, в основном реакции превращения двух тритонов в гелион и два нейтрона. При этом происходит выделение избыточной внутренней энергии в виде гамма-излучения. Ядра постепенно переходят в стабильное состояние с минимальной внутренней энергией (релаксация).

к началу страницы

Новая теория изотопов

Новая теория изотопов объясняет связь состава ядра с его свойствами, включая стабильность, радиоактивность, способность делиться на осколочные ядра, способность поглощать нейтроны.

В ядерной химии господствуют устаревшие представления о строении ядра, механизме выделения и поглощения энергии в ядерных реакциях. Принято считать, что ядра состоят из протонов и нейтронов, то есть изотопы отличаются только количеством нейтронов. Современная теория не может объяснить связь между составом ядра и его свойствами. Например, дать ответ на вопросы: почему изотоп U-235 легко делится на осколочные ядра, а изотоп U-238 этим качеством не обладает; почему некоторые изотопы с одинаковым составом могут отличаться своими свойствами; в чем причина устойчивости так называемых магических ядер, почему не удается получить стабильные ядра далеких трансурановых элементов, какова причина высокой радиоактивности осколочных ядер.

Как показано автором, ядра состоят не из протонов и нейтронов, как принято считать, а из протонов и электронов, сгруппированных в ядерные частицы. Это ядра изотопов водорода и гелия, а также нейтрон. Нейтрон является не элементарной, а составной частицей: состоит из протона и электрона. Концепция группирования нуклонов в более сложные частицы была впервые сформулирована Л. Полингом, но она почти не упоминается в энциклопедических изданиях. В новой теории изотопов концепция Полинга получила свое развитие. Автором были получены формулы, определяющие состав ядра. Дано теоретическое обоснование процесса образования сложных ядер в результате реакций внутриядерного интеза.

В предлагаемой теории введено понятие мангеля, который является полевой добавкой к суммарной массе составляющих ядро частиц. Изотопы с одинаковым значением массового числа и наименьшим значением мангеля относятся к так называемой главной последовательности. Они обладают наименьшей внутренней энергией и поэтому являются более стабильными. Новая теория изотопов объясняет связь состава ядра с его свойствами, включая стабильность, радиоактивность, способность делиться на осколочные ядра, способность поглощать нейтроны.

к началу страницы

Стабильные изотопы

Стабильные изотопы - это изотопы, ядра которых имеют минимальную внутреннюю энергию.

Стабильные изотопы характеризуются минимальной внутренней энергией. Наиболее устойчивыми являются ядра, состоящие только из гелионов, например, ядро кислорода ¹⁶O₈, состоящее из 4 гелионов. Внутри ядра происходит процесс внутриядерного синтеза, который завершается образованием гелионов в результате реакций: t + d → α + n; 2t → α + 2n. Гелионы не распадаются и не превращаются в какие либо другие ядерные частицы. При избыточном числе гелионов происходит их выброс из ядра (альфа-распад). Устойчивыми являются также ядра, состоящие из гелионов и тритонов. При этом остов ядра, состоящий из гелионов, и оболочка, состоящая из тритонов, являются правильными точечными системами. Кроме гелионов и тритонов внутри ядра может находиться два свободных нейтрона. При большем количестве нейтронов вероятна реакция образования дейтрона из двух нейтронов: 2n → d + e.

Для ядер стабильных изотопов их состав определяется по формулам:

число нейтронов: N_n= 0 или 2; число тритонов: N_t = A – 2Z – N_n ;
число гелионов: N_α=½(3Z – A – N_n).

Определенные по данным формулам составы ядер соответствуют ядрам распространенных изотопов со значениями А, близкими к указанным в периодической системе элементов Менделеева. Эти изотопы получили название изотопов главной последовательности. Предлагаемая теория позволяет объяснить устойчивость так называемых магических ядер, которые также имеют минимальные значения внутренней энергии среди изотопов. Внутренняя энергия ядра соответствует полевой добавке к суммарной массе составляющих ядро частиц, которая получила название мангель. Она обусловлена потенциальной энергией кулоновского взаимодействия ядерных частиц.

к началу страницы

Ядра изотопов тория, протактиния, урана

Торий и уран относятся к семейству актиноидов (нижняя группа в таблице)

Способность ядер изотопов тория Th-229 и урана U-235 делиться на осколочные ядра обусловлена наличием в их оболочке дейтрона. Деление происходит в результате реакции внутриядерного синтеза и нарушения вследствие этого равновесной конфигурации заряженных частиц ядра и электронной оболочки атома.

Торий Th и уран U - два элемента из семейства актиноидов, которые встречаются в природе. Способность ядер изотопов тория Th-229 и урана U-235 делиться на осколочные ядра обусловлена наличием в их оболочке дейтрона. Деление происходит в результате реакции внутриядерного синтеза (t + d → α + n) и нарушения вследствие этого равновесной конфигурации заряженных частиц ядра и электронной оболочки атома. Содержание указанных легко делящихся изотопов в природном тории и уране очень мало. Основные стабильные изотопы этих элементов Th-232 и U-238 имеют в остове по 20 гелионов и в оболочке 50 тритонов у Th-232 и 52 тритона у U-238. Кроме того, эти изотопы имеют в составе по 2 свободных нейтрона. Торий более распространен в природе. Это объясняется тем, что в его составе на 2 тритона меньше. Вследствие этого у Th-232 менее чем у U-238 вероятна реакция внутриядерного синтеза двух тритонов:2t→ α+2n с последующим выбросом лишнего гелиона или деления на осколочные ядра.

к началу страницы

Ядра изотопов трансурановых элементов

Согласно излагаемой новой теории изотопов, получение стабильных ядер далеких трансурановых элементов невозможно.

Как показал структурно-массовый анализ, ядра изотопов трансурановых элементов содержат избыточное число гелионов и тритонов. Поэтому они не могут быть стабильными вследствие альфа-распада или деления на осколочные ядра. Относительно стабильными могут быть ядра с одним избыточным гелионом, в частности, Pu-239. Этот изотоп отличается по составу от изотопа U-235 наличием в остове ядра одного избыточного гелиона. Поэтому он не встречается в природе даже в малых количествах. Кроме того, ядра изотопов трансурановых элементов имеют относительно большую внутреннюю энергию кулоновских сил отталкивания ядерных яастиц, следовательно не могут быть стабильными. Еще одним фактором нестабильности ядер с Z более 100 является их неспособность накапливать свободные нейтроны. В этих ядрах высока вероятность реакций внутриядерного синтеза: 2n → d + e и t + n → α + e.

Согласно излагаемой новой теории изотопов, получение ядер далеких трансурановых элементов, имеющих повышенную стабильность, невозможно. Это подтверждает многолетний опыт безуспешных попыток получить такие ядра.

к началу страницы

Сделать бесплатный сайт с uCoz