Изотопы химического элемента фтора имеют заряд ядра: Изотопы фтора - это... Что такое Изотопы фтора?

11 класс. Химия. Решение задач из ЕГЭ и учебника на смещение химического равновесия. — Решение задач из ЕГЭ и учебника на смещение химического равновесия.

Комментарии преподавателя

Задания на соответствие

В1. Установите соответствие между формулой высшего оксида и атомным номером элемента

1. R2O7 A) 20

2. R2O Б) 14

3. RO3 В) 25

4. RO2 Г) 3

Д) 34

Сначала определяем, какие это элементы, а затем по Периодической таблице смотрим формулу высшего оксида. А) 20. Это кальций, ему соответствует оксид RO, но такого варианта нет, значит, его не рассматриваем.

Правильный ответ Б4 В1 Г2 Д3

В2. Установите соответствие между строением атомных ядер и строением электронных оболочек атомов:

1. 6p++6n0 А) 1s22s2

2. 7p++7n0 Б) 1s22s22p1

3. 8p++8n0 В) 1s22s22p2

4. 9p++10n0 Г) 1s22s22p3

Д) 1s22s22p4

Е) 1s22s22p5

Информация о количестве нейтронов лишняя. Нужно сопоставить количество протонов и суммарное количество электронов.

Правильный ответ В1 Г2 Д3 Е4

Задания с кратким ответом

В3. Химический элемент железо представлен в природе несколькими изотопами: 54Fe, 56Fe, 57Fe, 58Fe. Определить, сколько протонов содержат атомы всех этих изотопов.

При обозначении изотопов вверху пишется массовое число, т. е. сумма масс протонов и нейтронов. Для определения числа протонов нужно посмотреть положение железа в Периодической системе. Порядковый номер железа – 26, значит, ядро атома железа содержит 26 протонов.

Правильный ответ 26.

В4. Определить сколько нейтронов содержит ядро атома изотопа неона-22.

Для определения числа нейтронов нужно посмотреть положение неона в Периодической системе. Порядковый номер неона – 10. Это количество протонов. Вычитаем из массового числа количество протонов, получаем число нейтронов. Это 12.

Правильный ответ 12.

В5. Какой заряд ядра имеют изотопы химического элемента фтора?

Порядковый номер фтора – 9. Значит, заряд его ядра будет равен +9.

Правильный ответ +9

В6. Ядро атома одного из изотопов калия содержит 21 нейтрон. Определить массовое число данного изотопа.

Массовое число равно сумме количества нейтронов и протонов. Нужно сложить число протонов (19) и число нейтронов (21).

Правильный ответ 40.

В7. Определить число нейтронов в ядре атома фосфора -31.

Вычитаем из массового числа (31) его порядковый номер (15) получаем число нейтронов. Это 16.

Правильный ответ 16.

В8. Под номерами 1-3 в колонке слева приведены ряды химических элементов. Укажите, какими буквами в колонке справа обозначены закономерности, на основе которых составлен каждый из этих рядов.

1. Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl

А) Электроотрицательность уменьшается

2. F, O, N, Cl

Б) Изменяется характер химических свойств высших оксидов: основные свойства ослабевают, кислотные усиливаются

3. Be, Mg, Ca, Sr, Ba

В) Неметалличность свойств простых веществ, образованных химическими элементами, усиливается

Г) Степени окисления атомов химических элементов в соединении с кислородом увеличиваются

Д) Степени окисления атомов химических элементов в соединении с водородом увеличиваются

Е) Радиусы атомов увеличиваются

Ж) Степень окисления атомов в высших оксидах одинакова

ИСТОЧНИКИ

источник видео — https://www.youtube.com/watch?v=VDvMaUJ0XjY

источник презентация — http://nsportal.ru/shkola/khimiya/library/2014/03/26/periodicheskiy-zakon-dimendeleeva

Число нейтронов в атоме. Изотопы — урок. Химия, 8–9 класс.

Число нейтронов в атоме

Мы знаем, что масса атома определяется массой ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, относительные массы которых равны \(1\). Масса ядра равна сумме масс протонов и нейтронов. Число протонов определяем по порядковому номеру элемента. Значит, число нейтронов в ядре можно найти, если от относительной атомной массы отнять порядковый номер.

Пример:
фтор — элемент № \(9\). Его относительная атомная масса равна \(19\).

В ядре атома фтора — \(9\) протонов и \(19\) \(–\) \(9\) \(=\) \(10\) нейтронов.

Рубидий — элемент № \(37\). Его относительная атомная масса равна \(85\).

В ядре атома рубидия — \(37\) протонов и \(85\) \(–\) \(37\) \(=\) \(48\) нейтронов.

Нуклиды

Вид атомов с определённым числом протонов и нейтронов в ядре называется нуклидом.

Нуклид обозначается следующим образом: внизу слева записывается число протонов \(Z\) (порядковый номер), вверху слева указывается массовое число \(A\) (сумма чисел протонов и нейтронов) — RZA, например: C612, Se3479.

Для обозначения нуклидов используют и другие способы записи:

углерод — \(12\), C — \(12\), C12;

селен — \(79\), Se — \(79\), Se79.

Изотопы

Атомы одного и того же химического элемента могут иметь разные массы. Существуют атомы водорода с массами \(1\), \(2\) и \(3\), атомы хлора с массами \(35\) и \(37\) и т. д.

Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие разные атомные массы, называют изотопами.

С учётом знаний о строении ядра это определение можно сформулировать по-другому.

Изотопы — разновидности атомов с одинаковым числом протонов в ядре (зарядом ядра), но разным числом нейтронов.

Значит, изотопы отличаются только числом нейтронов.

Протоны определяют свойства атома, то есть придают ему индивидуальность. А нейтроны не влияют на свойства атома, а отражаются на его массе. Поэтому все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы.

Химический элемент — это вид атомов с определённым зарядом ядра.

Относительная атомная масса элемента

Большинство химических элементов существуют в виде смеси изотопов. Приведённая в Периодической таблице относительная атомная масса элемента — это средняя величина атомных масс всех его изотопов.

Пример:

определим относительную атомную массу хлора. \(25\) % его атомов — это атомы с массой \(37\), а \(75\) % — с массой \(35\). Найдём среднее значение:

Ar(Cl)=(37 ·25+35 ·75)100 \(=\) 35,5.

Строение атома. Изотопы | АЛХИМИК

В 1913 г. английский физик Г. Мозли установил, что положительный заряд ядра атома (в условных единицах) равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

Каждый протон имеет заряд +1, поэтому заряд ядра равен числу протонов. Атом является электронейтральной частицей, поэтому число протонов равно числу электронов. Следовательно:

Например, элемент железо Fe имеет порядковый номер 26. Следовательно, заряд ядра атома железа равен +26, т. е. ядро содержит 26 протонов, а вокруг ядра движутся 26 электронов.

Элементарные частицы имеют следующие абсолютные и относительные массы:

Данные этой таблицы показывают, что масса протона, как и масса нейтрона, приблизительно в 1840 раз больше массы электрона. Протоны и нейтроны находятся в ядре, поэтому масса атома почти равна массе ядра. Масса ядра, как и масса атома, определяется суммой числа протонов и числа нейтронов. Эта сумма называется массовым числом атома.

Атомы одного элемента, которые имеют разные массовые числа, называются изотопами

Атомы изотопов одного элемента имеют одинаковое число протонов (Z) и отличаются друг от друга числом нейтронов (N).

Изотопы обозначаются символами соответствующих элементов, слева от которых вверху записывают массовое число изотопа, а внизу — порядковый номер (заряд ядра атома) элемента. Например:

¹²₆C — изотоп углерода с массовым числом 12;

¹⁸₈О — изотоп кислорода с массовым числом 18.

Иногда в символах изотопов записывают только массовые числа ( ¹²С, ¹⁸О, ²⁷Al и т. д.)

Элемент водород имеет три изотопа, каждый из которых имеет свое название:

В названиях изотопов других элементов указываются их массовые числа. Например: ¹²₆С — углерод-12; ³⁵₁₇Cl — хлор-35 и т. д.

В природе различные элементы имеют разное число изотопов с разным процентным содержанием каждого из них.

Относительная атомная масса элемента Аr, которая приводится в периодической системе, — это средняя величина массовых чисел природных изотопов этого элемента с учетом процентного содержания каждого изотопа.

Например, в природе все атомы хлора представляют собой два вида изотопов: ³⁵Cl (процентное содержание 75,5%) и ³⁷Cl (24,5%). Относительная атомная масса хлора

Химические свойства всех изотопов одного элемента одинаковы. Следовательно, химические свойства элемента зависят не от атомной массы, а от заряда ядра.

Поэтому современная формулировка периодического закона читается так:

Свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома, или порядкового номера элемента.

Формулировка периодического закона Д. И. Менделеевым и современная формулировка не противоречат друг другу, потому что для большинства элементов при увеличении заряда ядра относительная атомная масса тоже увеличивается. Существуют лишь немногие исключения из этого правила. Например, элемент № 18 аргон Ar имеет большую атомную массу, чем элемент № 19 калий K.

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему:«Строение атома и атомного ядра» СТРОЕНИЕ-АТОМА-И-АТОМНОГО-ЯДРА.docx (Одна Загрузка)

Рефераты по другим темам можно скачать здесь

Похожее

Строение атома. Состав атомных ядер. Изотопы. Химический элемент

С помощью данного урока вы узнаете, из чего состоит атом, а также познакомитесь с историей появления и развития представлений о сложном строении атома. На уроке рассматриваются результаты некоторых физических опытов, которые позволили установить состав и строение атома.

I. Атом: термин и эволюция понятия

Идея о том, что все вещества состоят из мелких, невидимых частиц возникла у людей еще до нашей эры в Древней Индии и Древней Греции. Известный греческий философ Демокрит, будучи одним из первых материалистов, впервые ввел термин «атом» (от греч.atomos- неделимый). Последователь идей Демокрита, Эпикур (341-270 г. до н.э.) впервые высказал предположение об атомном весе.

Согласно его теории атом — неделимая частица, которая существует вечно. По теории Демокрита:

все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазом, неделимых частиц-атомов;
атомы непрерывно двигаются в пустоте;
атомы никто не создавал, они были всегда;
никто не может уничтожить атомы;
атомы материальны: имеют вес, размеры, форму;
одни атомы имеют крючочки, другие петельки с помощью которых соединяются друг с другом.

Дальнейшее развитие атомизм, как теория, получил в философии и науке Средних веков и Нового времени. В середине XVII в. французский философ и физик Пьер Гассенди (1592—1655) заново пересказал учение Демокрита и Эпикура, дополнив его новым понятием «молекула» для обозначения различного сочетания атомов друг с другом.

Р. Бойль (1627-1691 г.г.) написал знаменитую книгу «Химик-скептик», в которой доказал нереальность «начал» Аристотеля и ввел представление о химических элементах как о веществах, не поддающихся дальнейшему разложению. Определив задачей химии изучение элементов и их соединений. Р. Бойль поставил ее на научную основу.

Далее атомистическая теория получила свое логическое развитие в работах Ломоносова, Лавуазье, Дальтона и оформилась в атомно-молекулярное учение.

II. Модель Дж. Томсона («сливовый пудинг» или «булочка с изюмом»). Открытие электрона

До 1897 г атом считался мельчайшей неделимой частицей (элементарной). Именно этот год считается датой открытия электрона, первой субатомной частицы. Во второй половине 19 в. многие физики занимались исследованием так называемых «катодных лучей» — лучей, исходящих с поверхности катода при пропускании электрического разряда между катодом и анодом в стеклянной трубке с сильно разреженным газом.

В своих опытах по отклонению катодных лучей в электрических и магнитных полях, Томсон убедительно показал, что эти лучи представляют собой поток заряженных частиц, а самое главное, ему удалось измерить удельный заряд (e/m) этих частиц. (Он оказался примерно в 2000 раз меньше удельного заряда иона водорода, известного из опытов по электролизу.) Томсон сразу же предположил, что электроны входят в состав атомов – откуда еще им было взяться? Дальнейшие работы ученых-физиков подтвердили это предположение. Таким образом, к концу 19 века электрон считался элементарной заряженной частицей, масса которой в 2000 раз меньше массы атома водорода.

После открытия электрона Томпсон предложил модель строения атома, которую обычно называют «сливовый пудинг» (или «пудинг с изюмом») или на русский манер «булочка с изюмом». Согласно Томпсону атом представляет собой положительно заряженную сферу, в которую вкраплены (как изюм в булочке) отрицательно заряженные электроны. Однако, эта модель была опровергнута опытом Резерфорда.

Так появилась одна из первых моделей строения атома, которую предложил английский физик Джозеф Томсон (Рис. 1). В соответствии с этой моделью, атом представляет собой шар, состоящий из положительно заряженного вещества с вкраплениями отрицательно заряженных электронов (наподобие изюма в бисквите).

Рис. 1. Модель строения атома, предложенная Дж. Томсоном

Особенность модели Томсона заключалась в предположении того, что положительный заряд «размыт» внутри атома и не «вылетает» из него, т. к. обладает значительно большей массой по сравнению с электронами.

III. Модель Э. Резерфорда

Следующим удивительным экспериментальным фактом было открытие Беккерелем в 1896 г. явления радиоактивности. Было обнаружено, что атомы некоторых элементов самопроизвольно распадаются с образованием новых атомов, электронов и α-частиц. Также установили, что α-частицы имеют положительный заряд и относительно большую массу.

В 1911 г англ. учёный Э. Резерфорд доказал нa опыте, что в центре атома имеется положительно заряженное ядро.

Например, модель атома азота

С помощью α-частиц Эрнест Резерфорд и его ученики провели эксперимент, результаты которого опровергли модель строения атома Дж. Томсона. Англичанин Эрнест Резерфорд и его ученики поставили следующий эксперимент: направляли быстрый поток α-частиц на тонкую золотую фольгу. Оказалось, что большинство α-частиц проходит через фольгу беспрепятственно, небольшая часть отклоняется на различные углы, а примерно 1 на 10 000 частиц отскакивает в обратном направлении (Рис. 2).

Рис. 2. Схема опыта Э. Резерфорда

Результаты опыта противоречили модели Томсона. Частица с большой массой и положительным зарядом может отскочить назад, если только встретит в качестве препятствия большой положительный заряд, сконцентрированный в одном месте.

Положительный заряд, сконцентрированный в центре атома, Резерфорд назвал ядром и предложил свою модель строения атома: в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны (Рис.3). При этом основная масса атома сосредоточена в ядре, масса электронов очень мала.

Суммарный заряд ядра и электронов должен быть равен нулю, т. к. атом в целом электронейтрален.

Модель Резерфорда напоминает Солнечную систему, поэтому ее назвали «планетарной».

Рис. 3. Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом

III. Модель Бора (планетарная модель)

В 1913 Нильсом Бором была предложена модель строения атома, известная как «планетарная модель». По Бору электроны вращаются по орбитам расположены на строго определенном удалении от атомного ядра, точно также как планеты Солнечной системы вращаются вокруг солнца (отсюда и название модели). Эти орбиты (сейчас всем известны как энергетические уровни)- стационарные и вне их электрон существовать не может. К сожалению, объяснить это утверждение Бору на тот момент не удалось. Кроме того, предложенная модель Бора противоречила законам физики:

В начале прошлого века на смену планетарной модели строения атома пришла волновая модель, которая разрешила возникшие противоречия и на сегодняшний момент считается общепринятой.

Современное представление о строении атома было бы невозможно без открытия явления радиоактивности, элементарных частиц (электрона, протона и нейтрона). Решающий вклад в установлении строения атома внесли Дальтон, Дж.Дж. Томпсон (или Томсон), Э. Резерфорд, Н. Бор, Э. Шредингер, М. Планк, Люис, Паули.

История развития представлений о строении атома условно изображена на схеме ниже:

IV. Современное строение атома

Атом — электронейтрален, то есть количество положительно заряженных частиц в нем равно количеству отрицательно заряженных частиц.

Долгое время считалось, что протоны и нейтроны являются элементарными (то есть неделимыми) частицами. Но на сегодняшний момент признано, что они имеют сложное строение и состоят из кварков. Электрон же до сих пор считается элементарной частицей. Положительно и нейтрально заряженные частицы (протоны и нейтроны, соответственно) сосредоточены в ядре, чья масса составляет около 99,97% от массы атома. Радиус атома, как правило, составляет несколько ангстрем (10−10 м), радиус ядра в 10 000 раз меньше радиуса атома.

Ядро — самая тяжелая и самая маленькая часть атома.

Заряд ядра равен порядковому номеру химического элемента

Из курса физики вам известно, что вокруг положительного ядра находятся отрицательно заряженные частицы электроны — е^—. В электронейтральном атоме число электронов должно быть равно заряду ядра и, следовательно, порядковому номеру элемента. Масса электрона очень мала и принимается равной нулю, таким образом, масса атома сосредоточена в ядре, в котором расположены протоны – p⁺ и нейтроны – n⁰.

Заряд ядра атома = Порядковому номеру = Числу протонов = Число электронов

Число нейтронов = Атомная масса (Ar) – Порядковый номер

Например, определите состав атома бора?

Бор

N (порядковый номер) – 5

Ar(B) = 11

e^—=5

p⁺=5

n⁰= 11 – 5 = 6

Например:

Изотопы хлора
Изотопы природного водорода: Протий ₁¹H, Дейтерий ₁²Н, Тритий ₁³Н
Модели изотопов водорода

Изотопы одного и того же химического элемента имеют разную массу, так как в ядрах содержится разное количество нейтронов.

Задача:

Какое количество электронов, протонов и нейтронов содержится в изотопах углерода 12 и 13?

Решение:

Дано: ₆¹²C и ₆¹³C

Для изотопа углерода 12:

_Z→6^A→12C , порядковый номер N=6, массовое число A=12

N=N(e¯)=N(p^+)=6

N(n⁰) = A — Z = 12 — 6 = 6

Углерод-12 содержит 6 электронов, 6 протонов и 6 нейтронов

Для изотопа углерода 13:

_Z→6^A→13C, порядковый номер N=6, массовое число A=13

N=N(e¯)=N(p^+)=6

N(n⁰) = A — Z = 13 — 6 = 7

Углерод-13 содержит 6 электронов, 6 протонов и 7 нейтронов

V. Химический элемент

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов. Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных долях (ω_ат.), которые указывают какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.

Например:

ω_ат(³⁵Сl) = 0,754 или 75,4%

ω_ат(³⁷Сl) = 0,246 или 24,6%

В таблице Менделеева приведены средние значения относительных атомных масс химических элементов с учётом их изотопного состава. Поэтому A_r, указанные в таблице являются дробными.

Ar _{средняя}= ω_ат.(1) ∙ Ar₍₁₎ + … + ω_ат.(_n₎ ∙ Ar₍_n₎

Например:

Ar_{^{средняя}}(Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453

VI. Задания для закрепления

Задание №1. Определите атомный состав изотопов хлора ³⁵Cl и ³⁷Сl. Почему изотопы хлора имеют разное массовое число?

Задание №2. Определите относительную атомную массу элемента кремния, если известно, что он состоит из трёх изотопов: ²⁸Si (атомная доля 92,3%), ²⁹Si (4,7%), ³⁰Si (3%).

ЦОРы

Видео: “Строение атома”

Изотопы фтора — Isotopes of fluorine

Фтор ( ₉ F) , имеет 17 известных изотопов , с атомными массами в пределах от ¹⁴ F до ³¹ F (за исключением ³⁰ F), и двух изомеров ( ^18m F и ^26m F). Только фтор-19 является стабильным и естественным; Таким образом, фтор является моноизотопным элементом , и только искусственно полученные изотопы фтора имеют другие , чем 19 атомные массы.

Самый долгоживущий радиоизотоп ¹⁸ F ; и имеет период полураспада всего 109,739 минут. Все остальные изотопы фтора имеют период полураспада менее чем за минуту, и большинство из них менее чем за одну секунду, так что фтор является mononuclidic элемент для практических целей. Наименее стабильным известным изотоп ¹⁴ F, период полураспада которого составляет 500 (60) × 10 ^-24 секунд, что соответствует спектральной линии около 1 МэВ.

Фтор-18

Из нестабильных изотопов фтора, ¹⁸ F имеет самый длинный период полураспада, 109.739 минут. Она имеет два режима распада, из которых основной является позитронно — эмиссионной. По этой причине ¹⁸ F представляет собой коммерчески важный источник позитронов . Его главное значение в производстве радиофармацевтического фтордезоксиглюкоза , используется в позитронно — эмиссионной томографии в медицине.

Как и все позитрон-излучающие радиоизотопы, ¹⁸ F также может распадаться захватом электрона . В любом случае, ¹⁸ F распадается на ¹⁸ O . Два режима распада не бывает одинаково часто , однако; 96.86% от распадов бета плюс (позитроны) излучениями и 3.14% по захвату электрона.

Фтор-18 является самым легким нестабильным нуклидом с равным нечетным числом протонов и нейтронов, имеющим 9 каждого из них. (Смотрите также «Магия чисел» обсуждение стабильности нуклидов.)

Фтор-19

Фтор-19 является единственным стабильным изотопом из фтора . Его численность составляет 100%; никакие другие изотопы фтора не существуют в значительных количествах. Его энергия связи 147801 кэВ. Фтор-19 ЯМР -Active со спином 1/2, так что он используется в фтор-19 ЯМР — спектроскопии.

Фтор-20

Фтор-20 является одним из наиболее неустойчивых изотопов из фтора . Она имеет период полураспада 11,07 секунды и проходит бета — распад, превращаясь в его дочернего нуклида ²⁰ Ne. Его удельная радиоактивность 1,885 × 10 ⁹ ТБк / г и имеет срок службы 15,87 секунды.

Фтор-21

Фтор-21 , как и с фтором-20 , также является одним из нестабильных изотопов этого элемента. Она имеет период полураспада 4.158 секунд. Она проходит бета — распад , а также, что оставляет позади дочерних ядер от ²¹ Ne. Его удельная радиоактивность 4,78 × 10 ⁹ ТБк / г.

Изомеры

Только две ядерные изомеры (долгоживущие возбужденные состояния ядер), фтор-18m и фтор-26й, были охарактеризованы. Полураспада ^18m F , прежде чем гамма — излучения составляет 162 (7) наносекунд . Это меньше , чем полураспада любого из фтора радиоизотопные основных состояний ядер для массовых чисел 14-16, 28 , за исключением, и 31. Период полураспада ^26m F 2,2 (1) миллисекунды; он распадается в основном на основное состояние ²⁶ F или (редко, через бета-минус распада ) к одному из высоких возбужденных состояний ²⁶ Ne с замедленным нейтронного излучения .

Список изотопов

нуклидов символ	Z ( р )	N ( п )	изотопная масса (и)	период полураспада	Режим (ы) распада	дочери изотоп (ы)	ядерный спин и четность	Представитель изотопный состав (мольная доля)	Диапазон естественной вариации (мольная доля)
нуклидов символ	энергия возбуждения			период полураспада	Режим (ы) распада	дочери изотоп (ы)	ядерный спин и четность	Представитель изотопный состав (мольная доля)	Диапазон естественной вариации (мольная доля)
¹⁴ F	9	5	14,03432 (4)	500 (60) × 10 ^-24 с [910 кэВ]	п	¹³ вывода	2-
¹⁵ F	9	6	15.017785 (15)	1,1 (0,3) × 10 ^-21 сек [1,0 (2) МэВ]	п	¹⁴ вывода	1/2 +
¹⁶ F	9	7	16.011466 (9)	11 (6) × 10 ^-21 сек [40 (20) кэВ]	п	¹⁵ O	0-
¹⁷ F	9	8	17.00209524 (27)	64.370 (27) с	β ⁺	¹⁷ вывода	5/2 +
¹⁸ F	9	9	18.0009373 (5)	109,739 (9) мин	β ⁺ (96.86%)	¹⁸ вывода	1+
¹⁸ F	9	9	18.0009373 (5)	109,739 (9) мин	EC (3,14%)	¹⁸ вывода	1+
^18m F	1121,36 (15) к			162 (7) нс	ЭТО	¹⁸ F	5+
¹⁹ F	9	10	+18,9984031629 (9)	стабильный			1/2 +	1,0000
²⁰ F	9	11	19.99998125 (3)	11,163 (8) S	β ^—	²⁰ Ne	2+
²¹ F	9	12	20.9999489 (19)	4.158 (20) с	β ^—	²¹ Ne	5/2 +
²² F	9	13	22.002999 (13)	4,23 (4) S	β ^— (89%)	²² Ne	(4+)
²² F	9	13	22.002999 (13)	4,23 (4) S	β ^—п (11%)	²¹ Ne	(4+)
²³ F	9	14	23,00353 (4)	2,23 (14) с	β ^— (86%)	²³ Ne	5/2 +
²³ F	9	14	23,00353 (4)	2,23 (14) с	β ^— п (14%)	²² Ne	5/2 +
²⁴ F	9	15	24,00810 (10)	384 (16) мс	β ^— (94,1%)	²⁴ Ne	3+
²⁴ F	9	15	24,00810 (10)	384 (16) мс	β ^— п (5.9%)	²³ Ne	3+
²⁵ F	9	16	25,01217 (10)	80 (9) мс	β ^— (76,9%)	²⁵ Ne	(5/2 +),
²⁵ F	9	16	25,01217 (10)	80 (9) мс	β ^— п (23,1%)	²⁴ Ne	(5/2 +),
²⁶ F	9	17	26,02002 (12)	8.2 (9) мс	β ^— (86,5%)	²⁶ Ne	1+
²⁶ F	9	17	26,02002 (12)	8.2 (9) мс	β ^— п (13,5%)	²⁵ Ne	1+
^26m F	643,4 (1) к			2.2 (1) мс	IT (82%)	²⁶ F	(4+)
					β ^— п (12%)	²⁵ Ne
					β ^— п (6%)	²⁶ Ne
²⁷ F	9	18	27,02732 (42)	4.9 (2) мс	β ^— , N (77%)	²⁶ Ne	5/2 + #
²⁷ F	9	18	27,02732 (42)	4.9 (2) мс	β ^— (23%)	²⁷ Ne	5/2 + #
²⁸ F	9	19	28,03622 (42)	46 × 10 ^-21 с	N	²⁷ F
²⁹ F	9	20	29,04310 (56)	2,5 (3) мс	β ^— , N (60%)	²⁸ Ne	5/2 + #
²⁹ F	9	20	29,04310 (56)	2,5 (3) мс	β ^— (40%)	²⁹ Ne	5/2 + #
³¹ F	9	22	31,06027 (59) #	1 # мс [> 260 нс]	β ^—	³¹ Ne	5/2 + #

Заметки

Значения, отмеченные # не чисто получены из экспериментальных данных, но, по крайней мере частично, от систематических тенденций. Спины с аргументами слабых присваиваний заключены в круглых скобках.
Погрешности приведены в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр. Значения неопределенности обозначают одно стандартного отклонение, кроме изотопного состава и стандартной атомной массы от ИЮПАКА, которые используют расширенную неопределенность.

внешняя ссылка

Строение атома | CHEMEGE.RU

Темы кодификатора ЕГЭ: Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырех периодов: s-, p- и d-элементы. Электронная конфигурация атомов и ионов. Основное и возбужденное состояние атомов.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Строение атома» (задание 1 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Одну из первых моделей строения атома — «пудинговую модель» — разработал Д.Д. Томсон в 1904 году. Томсон открыл существование электронов, за что и получил Нобелевскую премию. Однако наука на тот момент не могла объяснить существование этих самых электронов в пространстве. Томсон предположил, что атом состоит из отрицательных электронов, помещенных в равномерно заряженный положительно «суп», который компенсирует заряд электронов (еще одна аналогия — изюм в пудинге). Модель, конечно, оригинальная, но неверная. Зато модель Томсона стала отличным стартом для дальнейших работ в этой области.

И дальнейшая работа оказалась эффективной. Ученик Томсона, Эрнест Резерфорд, на основании опытов по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге предложил новую, планетарную модель строения атома.

Согласно модели Резерфорда, атом состоит из массивного, положительно заряженного ядра и частиц с небольшой массой — электронов, которые, как планеты вокруг Солнца, летают вокруг ядра, и на него не падают.

Модель Резерфорда оказалась следующим шагом в изучении строения атома. Однако современная наука использует более совершенную модель, предложенную Нильсом Бором в 1913 году. На ней мы и остановимся подробнее.

Атом — это мельчайшая, электронейтральная, химически неделимая частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

При этом электроны двигаются не по определенной орбите, как предполагал Резерфорд, а довольно хаотично. Совокупность электронов, которые двигаются вокруг ядра, называется электронной оболочкой.

Атомное ядро, как доказал Резерфорд — массивное и положительно заряженное, расположено в центральной части атома. Структура ядра довольно сложна, и изучается в ядерной физике. Основные частицы, из которых оно состоит — протоны и нейтроны. Они связаны ядерными силами (сильное взаимодействие).

Рассмотрим основные характеристики протонов, нейтронов и электронов:

	Протон	Нейтрон	Электрон
Масса	1,00728 а.е.м.	1,00867 а.е.м.	1/1960 а.е.м.
Заряд	+ 1 элементарный заряд	0	— 1 элементарный заряд

1 а.е.м. (атомная единица массы) = 1,66054·10^-27 кг

1 элементарный заряд = 1,60219·10^-19 Кл

И — самое главное. Периодическая система химических элементов, структурированная Дмитрием Ивановичем Менделеевым, подчиняется простой и понятной логике: номер атома — это число протонов в ядре этого атома. Причем ни о каких протонах Дмитрий Иванович в XIX веке не слышал. Тем гениальнее его открытие и способности, и научное чутье, которое позволило перешагнуть на полтора столетия вперёд в науке.

Следовательно, заряд ядра Z равен числу протонов, т.е. номеру атома в Периодической системе химических элементов.

Атом — это на заряженная частица, следовательно, число протонов равно числу электронов: N_e = N_p = Z.

Масса атома (массовое число A) равна суммарной массе крупных частиц, которе входят в состав атома — протонов и нейтронов. Поскольку масса протона и нетрона примерно равна 1 атомной единице массы, можно использовать формулу: M = N_p + N_n

Массовое число указано в Периодической системе химических элементов в ячейке каждого элемента.

Обратите внимание! При решении задач ЕГЭ массовое число всех атомов, кроме хлора, округляется до целого по правилам математики. Массовое число атома хлора в ЕГЭ принято считать равным 35,5.

Таким образом, рассчитать число нейтронов в атоме можно, вычтя из массового числа номер атома: N_n = M – Z.

В Периодической системе собраны химические элементы — атомы с одинаковым зарядом ядра. Однако, может ли меняться у этих атомов число остальных частиц? Вполне. Например, атомы с разным числом нейтронов называют изотопами данного химического элемента. У одного и того же элемента может быть несколько изотопов.

Попробуйте ответить на вопросы. Ответы на них — в конце статьи:

У изотопов одного элемента массовое число одинаковое или разное?
У изотопов одно элемента число протонов одинаковое или разное?

Химические свойства атомов определяются строением электронной оболочки и зарядом ядра. Таким образом, химические свойства изотопов одного элемента практически не отличаются.

Поскольку атомы одного элемента могут существовать в форме разных изотопов, в названии часто указывается массовое число, например, хлор-35, и принята такая форма записи атомов:

Еще немного вопросов:

3. Определите количество нейтронов, протонов и электронов в изотопе брома-81.

4. Определите число нейтронов в изотопе хлора-37.

Строение электронной оболочки

Согласно квантовой модели строение атома Нильса Бора, электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, удаленным от ядра на определенное расстояние и характеризующиеся определенной энергией. Другое название стационарны орбит — электронные слои или энергетические уровни.

Электронные уровни можно обозначать цифрами — 1, 2, 3, …, n. Номер слоя увеличивается мере удаления его от ядра. Номер уровня соответствует главному квантовому числу n.

В одном слое электроны могут двигаться по разным траекториям. Траекторию орбиты характеризует электронный подуровень. Тип подуровня характеризует орбитальное квантовое число l = 0,1, 2, 3 …, либо соответствующие буквы — s, p, d, g и др.

В рамках одного подуровня (электронных орбиталей одного типа) возможны варианты расположения орбиталей в пространстве. Чем сложнее геометрия орбиталей данного подуровня, тем больше вариантов их расположения в пространстве. Общее число орбиталей подуровня данного типа l можно определить по формуле: 2l+1. На каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

Тип орбитали	s	p	d	f	g
Значение орбитального квантового числа l	0	1	2	3	4
Число атомных орбиталей данного типа 2l+1	1	3	5	7	9
Максимальное количество электронов на орбиталях данного типа	2	6	10	14	18

Получаем сводную таблицу:

Заполнение электронами энергетических орбиталей происходит согласно некоторым основным правилам. Давайте остановимся на них подробно.

Принцип Паули (запрет Паули): на одной атомной орбитали могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами (спин — это квантовомеханическая характеристика движения электрона).

Правило Хунда. На атомных орбиталях с одинаковой энергией электроны располагаются по одному с параллельными спинами. Т.е. орбитали одного подуровня заполняются так: сначала на каждую орбиталь распределяется по одному электрону. Только когда во всех орбиталях данного подуровня распределено по одному электрону, занимаем орбитали вторыми электронами, с противоположными спинами.

Таким образом, сумма спиновых квантовых чисел таких электронов на одном энергетическом подуровне (оболочке) будет максимальной.

Например, заполнение 2р-орбитали тремя электронами будет происходить так: , а не так:

Принцип минимума энергии. Электроны заполняют сначала орбитали с наименьшей энергией. Энергия атомной орбитали эквивалентна сумме главного и орбитального квантовых чисел: n + l. Если сумма одинаковая, то заполняется первой та орбиталь, у которой меньше главное квантовое число n.

АО	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	5g
n	1	2	2	3	3	3	4	4	4	4	5	5	5	5	5
l	0	0	1	0	1	2	0	1	2	3	0	1	2	3	4
n + l	1	2	3	3	4	5	4	5	6	7	5	6	7	8	9

Таким образом, энергетический ряд орбиталей выглядит так:

1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f~5d < 6p < 7s <5f~6d …

Электронную структуру атома можно представлять в разных формах — энергетическая диаграмма, электронная формула и др. Разберем основные.

Энергетическая диаграмма атома — это схематическое изображение орбиталей с учетом их энергии. Диаграмма показывает расположение электронов на энергетических уровнях и подуровнях. Заполнение орбиталей происходит согласно квантовым принципам.

Например, энергетическая диаграмма для атома углерода:

Электронная формула — это запись распределения электронов по орбиталям атома или иона. Сначала указывается номер уровня, затем тип орбитали. Верхний индекс справа от буквы показывает число электронов на орбитали. Орбитали указываются в порядке заполнения. Запись 1s² означает, что на 1 уровне s-подуровне расположено 2 электрона.

Например, электронная формула углерода выглядит так: 1s²2s²2p².

Для краткости записи, вместо энергетических орбиталей, полностью заполненных электронами, иногда используют символ ближайшего благородного газа (элемента VIIIА группы), имеющего соответствующую электронную конфигурацию.

Например, электронную формулу азота можно записать так: 1s²2s²2p³ или так: [He]2s²2p³.

1s² = [He]

1s²2s²2p⁶= [Ne]

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶= [Ar] и так далее.

Электронные формулы элементов первых четырех периодов

Рассмотрим заполнение электронами оболочки элементов первых четырех периодов. У водорода заполняется самый первый энергетический уровень, s-подуровень, на нем расположен 1 электрон:

+1H 1s¹ 1s

У гелия 1s-орбиталь полностью заполнена:

+2He 1s² 1s

Поскольку первый энергетический уровень вмещает максимально 2 электрона, у лития начинается заполнение второго энергетического уровня, начиная с орбитали с минимальной энергией — 2s. При этом сначала заполняется первый энергетический уровень:

+3Li 1s²2s¹ 1s 2s

У бериллия 2s-подуровень заполнен:

+4Be 1s²2s² 1s 2s

Далее, у бора заполняется p-подуровень второго уровня:

+5B 1s²2s²2p¹ 1s 2s 2p

У следующего элемента, углерода, очередной электрон, согласно правилу Хунда, заполняет вакантную орбиталь, а не заполняет частично занятую:

+6C 1s²2s²2p² 1s 2s 2p

Попробуйте составить электронную и электронно-графическую формулы для следующих элементов, а затем можете проверить себя по ответам конце статьи:

5. Азот

6. Кислород

7. Фтор

У неона завершено заполнение второго энергетического уровня:

+10Ne 1s²2s²2p⁶ 1s 2s 2p

У натрия начинается заполнение третьего энергетического уровня:

+11Na 1s²2s²2p⁶3s¹ 1s 2s 2p 3s

От натрия до аргона заполнение 3-го уровня происходит в том же порядке, что и заполнение 2-го энергетического уровня. Предлагаю составить электронные формулы элементов от магния до аргона самостоятельно, проверить по ответам.

8. Магний

9. Алюминий

10. Кремний

11. Фосфор

12. Сера

13. Хлор

14. Аргон

А вот начиная с 19-го элемента, калия, иногда начинается путаница — заполняется не 3d-орбиталь, а 4s. Ранее мы упоминали в этой статье, что заполнение энергетических уровней и подуровней электронами происходит по энергетическому ряду орбиталей, а не по порядку. Рекомендую повторить его еще раз. Таким образом, формула калия:

+19K 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹1s 2s 2p3s 3p4s

Для записи дальнейших электронных формул в статье будем использовать сокращенную форму:

+19K [Ar]4s¹[Ar] 4s

У кальция 4s-подуровень заполнен:

+20Ca [Ar]4s²[Ar] 4s

У элемента 21, скандия, согласно энергетическому ряду орбиталей, начинается заполнение 3d-подуровня:

+21Sc [Ar]3d¹4s²[Ar] 4s 3d

Дальнейшее заполнение 3d-подуровня происходит согласно квантовым правилам, от титана до ванадия:

+22Ti [Ar]3d²4s²[Ar] 4s 3d

+23V [Ar]3d³4s²[Ar] 4s 3d

Однако, у следующего элемента порядок заполнения орбиталей нарушается. Электронная конфигурация хрома такая:

+24Cr [Ar]3d⁵4s¹[Ar] 4s 3d

В чём же дело? А дело в том, что при «традиционном» порядке заполнения орбиталей (соответственно, неверном в данном случае — ~~3d⁴4s²~~) ровно одна ячейка в d-подуровне оставалась бы незаполненной. Оказалось, что такое заполнение энергетически менее выгодно. А более выгодно, когда d-орбиталь заполнена полностью, хотя бы единичными электронами. Этот лишний электрон переходит с 4s-подуровня. И небольшие затраты энергии на перескок электрона с 4s-подуровня с лихвой покрывает энергетический эффект от заполнения всех 3d-орбителей. Этот эффект так и называется — провал или проскок электрона. И наблюдается он, когда d-орбиталь недозаполнена на 1 электрон (по одному электрону в ячейке или по два).

У следующих элементов «традиционный» порядок заполнения орбиталей снова возвращается. Конфигурация марганца:

+25Mn [Ar]3d⁵4s²

Аналогично у кобальта и никеля. А вот у меди мы снова наблюдаем провал (проскок) электрона — электрон опять проскакивает с 4s-подуровня на 3d-подуровень:

+29Cu [Ar]3d¹⁰4s¹

На цинке завершается заполнение 3d-подуровня:

+30Zn [Ar]3d¹⁰4s²

У следующих элементов, от галлия до криптона, происходит заполнение 4p-подуровня по квантовым правилам. Например, электронная формула галлия:

+31Ga [Ar]3d¹⁰4s²4p¹

Формулы остальных элементов мы приводить не будем, можете составить их самостоятельно и проверить себя в Интернете.

Некоторые важные понятия:

Внешний энергетический уровень — это энергетический уровень в атоме с максимальным номером, на котором есть электроны. Например, у меди ([Ar]3d¹⁰4s¹) внешний энергетический уровень — четвёртый.

Валентные электроны — электроны в атоме, которые могут участвоват ьв образовании химической связи. Например, у хрома (+24Cr [Ar]3d⁵4s¹) валентными являются не только электроны внешнего энергетического уровня (4s¹), но и неспаренные электроны на 3d-подуровне, т.к. они могут образовывать химические связи.

Основное и возбужденнео состояние атома

Электронные формулы, которые мы составляли до этого, соответствуют основному энергетическому состоянию атома. Это наиболее выгодное энергетически состояние атома.

Однако, чтобы образовывать химические связи, атому в большинстве ситуаций необходимо наличие неспаренных (одиночных) электронов. А химические связи энергетически очень для атома выгодны. Следовательно, чем больше в атоме неспаренных электронов — тем больше связей он может образовать, и, как следствие, перейдёт в более выгодное энергетическое состояние.

Поэтому при наличии свободных энергетических орбиталей на данном уровне спаренные пары электронов могут распариваться, и один из электронов спаренной пары может переходить на вакантную орбиталь. Таким образом число неспаренных электронов увеличивается, и атом может образовать больше химических связей, что очень выгодно с точки зрения энергии. Такое состояние атома называют возбуждённым и обозначают звёздочкой.

Например, в основном состоянии бор имеет следующую конфигурацию энергетического уровня:

+5B 1s²2s²2p¹ 1s 2s 2p

На втором уровне (внешнем) одна спаренная электронная пара, один одиночный электрон и пара свободных (вакантных) орбиталей. Следовательно, есть возможность для перехода электрона из пары на вакантную орбиталь, получаем возбуждённое состояние атома бора (обозначается звёздочкой):

+5B* 1s²2s¹2p² 1s 2s 2p

Попробуйте самостоятельно составить электронную формулу, соответствующую возбуждённому состоянию атомов. Не забываем проверять себя по ответам!

15. Углерода

16. Бериллия

17. Кислорода

Электронные формулы ионов

Атомы могут отдавать и принимать электроны. Отдавая или принимая электроны, они превращаются в ионы.

Ионы — это заряженные частицы. Избыточный заряд обозначается индексом в правом верхнем углу.

Если атом отдаёт электроны, то общий заряд образовавшейся частицы будет положительный (вспомним, что число протонов в атоме равно числу электронов, а при отдаче электронов число протонов будет больше числа электронов). Положительно заряженные ионы — это катионы. Например: катион натрия образуется так:

+11Na 1s²2s²2p⁶3s¹ -1е = +11Na⁺ 1s²2s²2p⁶3s⁰

Если атом принимает электроны, то приобретает отрицательный заряд. Отрицательно заряженные частицы — это анионы. Например, анион хлора обраузется так:

+17Cl 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ +1e = +17Cl^— 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

Таким образом, электронные формулы ионов можно получить добавив или отняв электроны у атома. Обратите внимание, при образовании катионов электроны уходят с внешнего энергетического уровня. При образовании анионов электроны приходят на внешний энергетический уровень.

Попробуйте составить самостоятельно электронный формулы ионов. Не забывайте проверять себя по ключам!

18. Ион Са²⁺

19. Ион S^2-

20. Ион Ni²⁺

В некоторых случаях совершенно разные атомы образуют ионы с одинаковой электронной конфигурацией. Частицы с одинаковой электронной конфигурацией и одинаковым числом электронов называют изоэлектронными частицами.

Например, ионы Na⁺ и F^—.

Электронная формула катиона натрия: Na⁺ 1s²2s²2p⁶, всего 10 электронов.

Электронная формула аниона фтора: F^— 1s²2s²2p⁶, всего 10 электронов.

Таким образом, ионы Na⁺ и F^— — изоэлектронные. Также они изоэлектронны атому аргона.

Ответы на вопросы:

1. У изотопов одного химического элемента массовое число всегда разное, т.к. массовое число складывается из числа протонов и нейтронов. А у изотопов различается число нейтронов.

2. У изотопов одного элемента число протонов всегда одинаковое, т.к. число протонов характеризует химический элемент.

3. Массовое число изотопа брома-81 равно 81. Атомный номер = заряд ядра брома = число протонов в ядре = 35. Вычитаем из массового числа число протонов, получаем 81-35=46 нейтронов.

4. Массовое число изотопа хлора равно 37. Атомный номер, заряд ядра и число протонов в ядре равно 17. Получаем число нейтронов = 37-17 =20.

5. Электронная формула азота:

+7N 1s²2s²2p³ 1s 2s 2p

6. Электронная формула кислорода:

+8О 1s²2s²2p⁴1s 2s 2p

7. Электронная формула фтора:

8. Электронная формула магния:

+12Mg 1s²2s²2p⁶3s² 1s 2s 2p 3s

9. Электронная формула алюминия:

+13Al 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ 1s 2s 2p 3s 3p

10. Электронная формула кремния:

+14Si 1s²2s²2p⁶3s²3p² 1s 2s 2p 3s 3p

11. Электронная формула фосфора:

+15P 1s²2s²2p⁶3s²3p³ 1s 2s 2p 3s 3p

12. Электронная формула серы:

+16S 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ 1s 2s 2p 3s 3p

13. Электронная формула хлора:

14. Электронная формула аргона:

+18Ar 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 1s 2s 2p 3s 3p

15. Электронная формула углерода в возбуждённом состоянии:

+6C* 1s²2s¹2p³ 1s 2s 2p

16. Электронная формула бериллия в возбуждённом состоянии:

+4Be 1s²2s¹2p¹ 1s 2s 2p

17. Электронная формула кислорода в возбуждённом энергетическом состоянии соответствует формуле кислорода в основном энергетическом состоянии, т.к. нет условий для перехода электрона — отсутствуют вакантные энергетические орбитали.

18. Электронная формула иона кальция Са²⁺: +20Ca²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

19. Электронная формула аниона серы S^2-: +16S^2- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

20. Электронная формула катиона никеля Ni²⁺: +28Ni²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s⁰. Обратите внимание! Атомы отдают электроны всегда сначала с внешнего энергетического уровня. Поэтому никель отдаёт электроны сначала с внешнего 4s-подуровня.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Строение атома» (задание 1 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Урок. «Состав атомных ядер.»

Тема: Состав атомных ядер.

Цель: рассмотреть физический смысл порядкового номера элемента, научить обучающихся описывать состав атомных ядер, разъяснить понятие изотопов, явление радиоактивности.

Тип урока: комбинированный.

Провести беседу по изученному материалу на прошлом уроке:

1. В чем суть опыта Резерфорда? (Опыт Резерфорда: В 1911 году английский физик Эрнест Резерфорд проводил опыты с α –лучами. Он направил поток α –частиц на очень тонкую золотую фольгу, за которой поместил экран. Было установлено, что большая часть α –частиц проходила через фольгу, не изменяя своего направления движения, т.е. не встречая на своем пути препятствий. Но небольшая доля α –частиц отклонялась от прямолинейного пути на различные углы. Самым интересным оказалось то, что приблизительно одна из 10000 α –частиц отскакивала от металлической фольги обратно почти под углом 180°).

2. Из каких частиц состоит атом? (Протонов, нейтронов и электронов)

3. Сформулируйте основные положения планетарной модели строения атома.

II. Основная часть (работа по теме урока) (35 мин.)

2.1 «Состав атомных ядер : электроны, нуклоны – протоны и нейроны. Заряд ядра. Массовое число.»

Он бывает тут и там.

Электрон — наш лучший друг.

Носится вокруг ядра.

С массою внушительной.

Создаёт в ядре заряд.

Лучший друг его — нейтрон.

А потому сижу в ядре и ни гу-гу.

Атомы состоят из положительно заряженного ядра и электронов.

Ядро атома состоит из протонов и нейронов. Протоны и нейроны объединяют одним названием – нуклоны («нуклеос» по – гречески «ядро»). Протоны представляют собой положительно заряженные частицы с условным зарядом «+1», нейроны заряда не имеют.

Нуклон – это разновидность атомов с определенным числом протонов и нейронов в ядре.

Каждый нуклон характеризуют определенными числами.

Протонное число Z – указывает число протонов в ядре атома данного нуклона. Нейтронное число N – указывает число нейтронов в ядре данного нуклона. Массовое число А – это сумма протонного и нейронного чисел :

Поскольку масса каждого протона и нейтрона равна приблизительно 1 а.е.м., а электрона – мизерна, то массовое число каждого атома приблизительно равняется его относительной атомной массе.

В химии используют специальные обозначения нуклонов: заряд ядра, т.е. протонное число, пишут слева внизу от символа химического элемента, а массовое число – слева вверху, например, для нуклона кислорода : .

В соответствии с законом Г. Мозли (1913), заряд ядра численно равен порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Другими словами :

Порядковый =

номер

Заряд =

ядра

Число протонов =

В ядре

Число электронов в атоме

Задача 1. Сколько протонов, нейронов и электронов содержится в нуклиде свинца – 210.

Решение:

Массовое число данного нуклида свинца равняется 210. Поскольку свинец имеет порядковый номер 82, то в атоме нуклида свинца-210 содержится 82 протона и 82 электрона. Число нейтронов вычислим как разницу между массовым числом и числом протонов: N = 210 – 82 = 128.

Ответ: 82 протона, 128 нейтронов, 82 электрона.

2.2 «Изотопы : стабильные и радиоактивные. Изотопы водорода.»

Изотопами называются нуклиды, которые имеют одинаковый заряд (протонное число) и разное нейтронное число.

Обычно изотопы химических элементов не имеют собственных названий, единственным исключением является водород. Его изотопы обозначают специальными символами и называют по – разному:

Обычный водород Н () – протий, ядра его атомов состоят только из одного протона.
Тяжелый водород D () – дейтерий, в ядрах его атомов, кроме одного протона, содержится еще один нейтрон.
Сверхтяжелый водород Т () – тритий, в ядрах его атомов, кроме одного протона, содержится еще два нейтрона.

В природе каждый элемент существует в виде смеси нескольких изотопов, например:

углерод имеет три изотопа (¹²С, ¹³С, ¹⁴С),
азот имеет два изотопа (¹⁴N, ¹⁵N),
кислород имеет три изотопа (¹⁶О, ¹⁷О, ¹⁸О).

В тоже время некоторые химические элементы имеют лишь один природный изотоп, например, фтор (¹⁹F), натрий (²³Na), алюминий (²⁷Al), фосфор (³¹Р).

Все изотопы разделяются на стабильные и нестабильные. Стабильные изотопы существуют бесконечно долгое время. Преобладающее число атомов, которые нас окружают, принадлежат к стабильным изотопам. Нестабильные изотопы подвергаются радиоактивному распаду и образуют атомы других элементов. Например, изотоп урана-238 способен испускать ядро атома гелия и при этом он превращается в атом тория-234:

→

Химические элементы, которые не имеют стабильных изотопов, называют радиоактивными. К их числу входят все элементы, которые расположены в Периодической системе за висмутом. Большинство радиоактивных элементов получены искусственно и в природе не встречаются.

2.3 «Относительная атомная масса элемента как средняя масса природных изотопов элементов»

Значение относительных атомных масс элементов, приведенные в периодической таблице, не являются целыми: Ar(C) = 12,011, Ar(Cl) = 35,453, в то время как массовые числа всех нуклидов являются целыми числами. Это связано с тем, что большинство элементов встречается в природе в виде нескольких изотопов, и значение, приведенное в таблице, является средним, рассчитанным с учетом процентного содержания каждого изотопа в земной коре. Так, природный хлор приблизительно на 75% состоит из атомов ³⁵Сl и на 25% с ³⁷Сl, поэтому его атомная масса равняется 35,5:

Ar(Cl) = (w(³⁵Cl)*A(³⁵Cl) + w(³⁷Cl)*A(³⁷Cl))/100 = 0,75*35 + 0,25*37 = 35,5.

2.4 «Понятие о радиоактивности»

Слушаем доклады обучающихся «Об открытии радиоактивности» и «Научный путь Марии Складовской Кюри».

В 1895 г. В. Рентген обнаружил лучи, которые возникали при пропускании тока высокого напряжения через стеклянный баллон с разреженным воздухом. Эти лучи обладали способностью вызывать почернение фотопластинки в светонепроницаемой упаковке. В 1896 г. А. Беккерель обнаружил, что соединения урана и некоторые его природные руды (соли урана) самопроизвольно излучают невидимые лучи, обладающие большой проникающей способностью и вызывающие почернение фотопластинки. В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри установили, что излучать лучи могут не только уран и его соединения, но и некоторые другие элементы: радий, торий, полоний. Явление самопроизвольного излучения было названо радиоактивностью, а вещества, излучающие лучи, радиоактивными. В дальнейшем было установлено, что эти излучения связаны с процессом самопроизвольного распада ядер атомов этих веществ. Оказалось, что радиоактивное излучение состоит из трех компонентов разной природы. В магнитном поле эти излучения делятся на три пучка:

лучи, заряженные отрицательно, β-лучи – отклоняются в сторону севера;
лучи, заряженные положительно, α-лучи – отклоняются в сторону юга;
лучи, не имеющие электрического заряда (нейтральные), γ-лучи – не отклоняются.

Радиоактивность (по современным взглядам) – это свойство ядер определенных элементов самопроизвольно (т.е. без каких-либо внешних воздействий) превращаться в ядра других элементов с испусканием особого рода излучений, которые называют радиоактивными излучениями. Само явление называется радиоактивным распадом.

Радиоактивные превращения, в отличие от химических реакций, происходят самопроизвольно и непрерывно, всегда сопровождаются выделением энергии. На их скорость не оказывает никакого влияния ни изменение температуры и давления, ни самый лучший химический катализатор, ни электрическое и магнитное поля, ни агрегатное состояние вещества. Их нельзя ни ускорить, ни замедлить.

Радиоактивность, наблюдающаяся в ядрах, существующих в природных условиях, называют естественной радиоактивностью. Аналогичные процессы, происходящие в искусственно полученных веществах, называют искусственной радиоактивностью. Между – искусственной и естественной радиоактивностью нет принципиального различия. Процесс радиоактивного превращения в обоих случаях подчиняется одним и тем же законам (закон сохранения энергии, электрических зарядов и др.). По закону сохранения количества нуклонов, число нуклонов при любом радиоактивном распаде сохраняется, причем нуклоны одного вида могут превращаться в нуклоны другого вида (нейтроны в протоны и наоборот).

Изотопы, обладающие радиоактивностью, называют радиоактивными изотопами. Как уже отмечалось, ядра всех изотопов химических элементов называют нуклидами (т.е. радионуклиды – это радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером). Вещества, содержащие в своем составе радионуклиды, называются радиоактивными веществами. Элементы, состоящие только из радиоактивных изотопов, называются радиоактивными элементами.

Закрепление изученного материала :

1. Как определить количество электронов, протонов, нейтронов и заряд ядра в атоме?

2. Определите количество электронов, протонов, нейтронов, заряд ядра для атомов лития, углерода, фтора, магния, серы, титана, никеля, цинка, олова.

III. Заключительная часть: (2 мин.)

Домашнее задание (Прочитать §52 стр. 181-184. Выучить конспект. Решить задачи №8 и 17 из дидактического материала).
Подведение итогов. Выставление оценок.

Вопросы, упражнения и задачи

1. Сформулируйте определения: элементарная частица, атом, ион, молекула, ядро, протон, нейтрон, электрон.

2. Перечислите элементарные частицы. Какими символами они обозначаются? Каковы заряды элементарных частиц?

3. Как определить количество электронов, протонов, нейтронов и заряд ядра в атоме?

4. Определите количество электронов, протонов, нейтронов, заряд ядра для атомов лития, углерода, фтора, магния, серы, титана, никеля, цинка, олова.

5. Вставь пропущенные слова:

а) в состав ядра входят … и … ;

б) общее число протонов в ядре равно … ядра и … элемента;

в) заряд протона равен … ;

г) масса протона равна … ;

д) общее число нейтронов в ядре равно … ;

е) заряд нейтрона равен … ;

ж) масса нейтрона равна … .

6. Назовите элементы с зарядом ядра +2, +5, +19, +15. Охарактеризуйте их положение в ПС.

7. Назовите элементы с общим числом электронов 10, 14, 26, 34 и охарактеризуйте их положение в ПС.

8. Заполните пропуски в таблице:

Символ

элемента

Название

№

периода

№

группы

Кол-во

электронов

Кол-во

протонов

Кол-во

нейтронов

Заряд ядра

Барий

+29

9. Определите заряд частицы, если она содержит: а) ядро с зарядом +26 и 26 электронов; б) ядро с зарядом +8 и 10 электронов; в) ядро с зарядом +11 и 10 электронов; г) ядро с зарядом + 6 и 6 электронов; д) ядро с зарядом +9 и 10 электронов; е) ядро с зарядом +12 и 10 электронов.

10. Заполните таблицу

11. Сколько протонов и электронов содержится в ионах S²⁻, Н⁺, Аl3⁺, F⎺, Са²⁺?

12. Сколько протонов и электронов содержится в ионах Н⎺, Сl⎺, Na+, Ті⁴⁺, Mg²⁺?

13. Приведите полное обозначение нуклида, который содержит: а) 18 электронов и 22 нейтронов; б) 30 электронов и 34 нейтронов; в) 25 электронов и 30 нейтронов.

14. Приведите полное обозначение нуклида, содержащего: а) 21 нейтрон и 38 других частиц; б) 44 нейтрона и 70 других частиц; в) 16 нейтронов и 30 других частиц.

15. Нуклиды элементов X, Y и Z обозначаются так: ¹⁸Х, ³³Y, ⁴⁰Z. Назовите элементы X, Y и Z. Какой состав ядра атома каждого из нуклидов?

16. Определите относительную атомную массу бора, если известно, что молярная доля изотопа ¹⁰В составляет 19,6%, а изотопа ¹¹В — 80,4%.

17. Медь имеет два изотопа: ⁶³Сu и ⁶⁵Сu. Молярные доли их в природной меди составляют 73 и 27% соответственно. Определите среднюю относительную атомную массу меди.

18. Определите относительную атомную массу элемента кремния, если он состоит из трех изотопов: ²⁸Si (молярная доля 92,3%), ²⁹Si (4,7%) и ³⁰Si (3,0%).

19. Природный хлор содержит два изотопа ³⁵Сl и ³⁷Сl. Относительная атомная масса хлора равна 35,45. Определите молярную долю каждого изотопа хлора.

20. Относительная атомная масса неона равна 20,2. Неон состоит из двух изотопов: ²⁰Nе и ²²Nе. Рассчитайте молярную долю каждого изотопа в природном неоне.

21. Природный бром содержит два изотопа. Молярная доля изотопа ⁷⁹Вr равна 55%. Какой еще изотоп входит в состав элемента брома, если его относительная атомная масса равна 79,9?.

Фтор

Химический элемент фтор относится к галогенам и неметаллам. Он был открыт в 1813 году Хамфри Дэви.

Зона данных

Классификация:	Фтор — это галоген и неметалл
Цвет:	бледно-желтый
Атомный вес:	18.998403
Состояние:	газ
Точка плавления:	-219.6 ^o С, 53,6 К
Температура кипения:	-188,1 ^o С, 85,1 К
Электронов:	9
Протонов:	9
Нейтронов в наиболее распространенном изотопе:	10
Электронных оболочек:	2,7
Электронная конфигурация:	1с ² 2с ² 2п ⁵
Плотность при 20 ^o C:	0.001696 г / см ³

Показать больше, в том числе: температуры, энергии, окисление, реакции
, соединения, радиусы, проводимости

Атомный объем:	17,1 см ³ / моль
Состав:	кубических кристаллов в твердой фазе
Твердость:	–
Удельная теплоемкость	0,82 Дж г ^-1 K ^-1
Теплота плавления	0.510 кДж моль ^-1 F ₂
Теплота распыления	79 кДж моль ^-1
Теплота испарения	6,62 кДж моль ^-1 F ₂
1 ^st энергия ионизации	1681 кДж моль ^-1
2 ^nd энергия ионизации	3374,1 кДж моль ^-1
3 ^rd энергия ионизации	6050.3 кДж моль ^-1
Сродство к электрону	328 кДж моль ^-1
Минимальная степень окисления	–1
мин. общее окисление нет.	–1
Максимальное число окисления	0
Макс. общее окисление нет.	0
Электроотрицательность (шкала Полинга)	3,98
Объем поляризуемости	0.634 Å ³
Реакция с воздухом	нет
Реакция с 3 M HNO ₃	⇒ NO ₃ F
Реакция с 6 M HCl	сильнодействующий, ⇒ HF, OF ₂, ClF ₃
Реакция с 6 М NaOH	м высотой, ⇒ O ₂, NaF
Оксид (ов)	ИЗ ₂
Гидрид (-ы)	HF (плавиковая кислота)
Хлорид (ы)	ClF, ClF ₃, ClF ₅
Атомный радиус	50 часов
Ионный радиус (1+ ион)	–
Ионный радиус (2+ ионов)	–
Ионный радиус (3+ иона)	–
Ионный радиус (1-ионный)	119 вечера
Ионный радиус (2-ионный)	–
Ионный радиус (3-ионный)	–
Теплопроводность	0.0277 Вт м ^-1 K ^-1
Электропроводность	–
Температура замерзания / плавления:	-219,6 ^o С, 53,6 К

Ион фтора, из элемента фтора, подавляет кариес.

Кристаллы флюорита (первоначально называемого плавиковым шпатом) при дневном свете.

Те же кристаллы флюорита, флуоресцирующие в темноте после воздействия света. Феномен флуоресценции получил свое название потому, что впервые был обнаружен во флюорите.На самом деле свечение исходит не от фтора, а от небольшого количества европия во флюорите. Фото: Роб Лавинский, iRocks.com

Открытие фтора

Доктор Дуг Стюарт

В 1530 году немецкий минералог Георгиус Агрикола описал использование минерального плавикового шпата при рафинировании металлов. Плавиковый шпат (который, как мы теперь знаем, представляет собой в основном фторид кальция) был очень полезен, потому что он объединялся с нежелательными частями металлических руд, позволяя чистому металлу течь и собираться.

Элемент фтор еще не был открыт, а слово «фтор» в плавиковом шпате произошло от латинского слова «fluere», что означает «течь», потому что это то, что он позволял металлам делать. Название элемента фтор произошло от слова «фтор» в плавиковом шпате.

Несколько химиков проводили эксперименты с плавиковым шпатом в начале 1800-х годов, в том числе Гей Люссак, Луи Жак Тенар, Хамфри Дэви, Карл Вильгельм Шееле и Джозеф Пристли. ⁽¹⁾

Часто они производили то, что они называли плавиковой кислотой, теперь называемой плавиковой кислотой — высокореактивной и потенциально смертельной кислотой.Даже небольшие брызги этой кислоты на коже могут быть смертельными. ⁽²⁾

Несколько первых попыток выделить фтор привели к слепоте и смертельному исходу. Английский химик Хамфри Дэви писал: «[плавиковая кислота] — очень активное вещество, и его следует исследовать с большой осторожностью. ⁽¹⁾

В 1809 году французский ученый Андре-Мари Ампер предположил, что плавиковая кислота представляет собой соединение водорода с новым элементом. Он обменялся письмами с Хэмфри Дэви, и в 1813 году Дэви объявил об открытии нового элемента фтора, дав ему название, предложенное ему Ампера.

Дэви писал: «… кажется разумным заключить, что во фтористых соединениях существует особенное вещество, обладающее сильным притяжением для металлических тел и водорода… оно может быть названо фтором, имя, предложенное мне М. Ампером». ⁽¹⁾

Фтор был окончательно выделен в 1886 году французским химиком Анри Муассаном, чья собственная работа была прервана четыре раза из-за серьезного отравления, вызванного элементом, который он искал. ⁽³⁾

Муассан выделил фтор электролизом сухого фтороводорода калия и безводной фтористоводородной кислоты.

Чтобы ограничить коррозию, он провел свою работу в платиновом контейнере и охладил раствор электролита в нем до -23 ^o F (-31 ^o C.) Пробки были сделаны из флюорита (более современное название для нашей компании). старый друг плавиковый шпат, с которого мы начали этот раздел). На положительном электроде образовывался фтор. ⁽³⁾

Анри Муассан получил Нобелевскую премию по химии 1906 года за свои достижения.

Интересные факты о фторе

Анри Муассан, который первым выделил фтор, также произвел первые в мире искусственные алмазы, применив огромное давление на древесный уголь.
Фтор — наиболее химически активный элемент. Он вступает в реакцию, часто очень активно, со всеми другими элементами, кроме кислорода, гелия, неона и криптона.
Фтор — наиболее электроотрицательный элемент. Это означает, что фтор в молекулах притягивает электроны сильнее, чем любой другой элемент.
Плавиковая кислота HF растворяет стекло. Его фторид-ионы обладают высоким сродством к кальцию и могут вызвать смерть, нарушая метаболизм кальция в крови при всасывании через кожу.

Газообразный фтор при контакте с другими химическими веществами вызывает возгорание.

Газообразный фтор настолько реактивен, что, когда он попадает на кирпич, кирпич воспламеняется!

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

Фтор очень токсичен и вызывает коррозию.

Характеристики:

Фтор — самый реактивный и наиболее электроотрицательный из всех элементов.

Фтор — это бледно-желтый, двухатомный, очень едкий, легковоспламеняющийся газ с резким запахом. Это самый легкий галоген.

Он бурно реагирует с водой с образованием кислорода и чрезвычайно коррозионной плавиковой кислоты.

Использование фтора

Фтор и его соединения — в основном гексафторид урана — используются при переработке ядерного топлива.

Фторсодержащие химикаты, в том числе многие высокотемпературные пластмассы, такие как тефлон, также производятся с использованием фтора.

Соединения фтора, включая фторид натрия, используются в зубной пасте и питьевой воде для предотвращения кариеса.

Плавиковая кислота растворяет стекло и используется для травления стекла в лампах и других продуктах.

Хлорфторуглероды (CFC) использовались в качестве хладагентов в установках кондиционирования воздуха

FM 8-9 Часть I / Глава 2 Обычное и ядерное оружие

FM 8-9 Часть I / Глава 2 Обычное и ядерное оружие — Производство энергии и атомная физика

ГЛАВА 2

ОБЫЧНОЕ И ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ — ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГИИ И АТОМНАЯ ФИЗИКА

РАЗДЕЛ I — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

201. Введение.

В качестве первого шага к пониманию медицинских последствий ядерной войны важно понять, чем ядерное оружие отличается от обычного фугасного оружия.Соответственно, в этой главе будет проведено сравнение механизмов производства энергии при обычных и ядерных взрывах. Кроме того, представлены определенные принципы атомной структуры и физики, чтобы помочь в понимании этих различий.

РАЗДЕЛ II — МЕХАНИЗМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ

202. Определение взрыва.

Взрыв можно описать как внезапное выделение большого количества энергии в ограниченном пространстве, когда задействованная система превращается в более стабильную.Основные законы термодинамики, относящиеся к сохранению энергии, требуют, чтобы энергия высвобождалась при преобразовании системы в другую, более стабильную, то есть в систему, содержащую меньше энергии.

203. Обычный химический взрыв.
а. Считается, что молекулы обычных химических взрывчатых веществ находятся в высокоэнергетическом или нестабильном состоянии. Когда такую систему заставляют реагировать, образуются более стабильные продукты и выделяется энергия. В случае обычного взрывчатого вещества, такого как тринитротулуол (ТНТ), энергия получается в результате внезапной бурной химической реакции, изменяющей различные связи между молекулами химических соединений взрывчатого вещества, т.е.е.,
2 молекулы TNT + тепло = продукты реакции + энергия
31,3 X 10 ^-19 джоулей (7,5 X 10 ^-19 кал (нетто)).
Количество энергии, выделяющейся в такой реакции, прямо пропорционально разнице между полной энергией связи, содержащейся в исходной, нестабильной системе, и той, которая содержится в конечной, более стабильной системе. Это чистое высвобождение энергии называется теплотой взрыва.
г. Как и во всех химических реакциях, масса и энергия сохраняются отдельно; я.е. наилучшими доступными методами измерения общая масса и полная энергия, включая теплоту взрыва, оказываются точно такими же, соответственно, до и после взрыва.
204. Ядерные взрывы.
Энергия, выделяемая при ядерном взрыве, не образуется в результате химических реакций. Скорее, он является результатом так называемой ядерной реакции, деления и синтеза, при которых фундаментальные изменения происходят в составе ядер реагирующего материала, а не в электронных оболочках, как в случае химических реакций.В этих ядерных реакциях масса фактически превращается в энергию, и количество произведенной энергии на много порядков больше, чем количество, получаемое в результате химических реакций. Чтобы полностью понять природу этих реакций, сначала необходимо понять некоторые основные концепции, относящиеся к структуре атома и ядерным реакциям.
205. Элементы и атомная структура.
а. Элементы. Все вещества состоят из одного или нескольких из более чем 100 различных видов основных материалов, известных как элементы.Есть 92 встречающихся в природе и по крайней мере 11 искусственно созданных элементов, начиная от простейшего и легчайшего природного элемента водорода до самого тяжелого искусственного элемента лоуренсия.
г. Атомная структура. Простейшая структурная единица любого элемента, которая может существовать, сохраняя при этом химические и физические характеристики элемента, называется атомом. Атом состоит из центрального ядра, содержащего большую часть его массы, и электронов, вращающихся в оболочках вокруг ядра (рис. 2-I).Ядро состоит из ряда элементарных частиц, наиболее важными из которых являются протоны и нейтроны.
(1) Протон — это частица, имеющая положительный заряд, равный по величине и противоположный по знаку заряду электрона. Масса протона примерно в 1845 раз больше массы электрона.
(2) Нейтрон — это незаряженная частица, имеющая массу немного больше массы протона, примерно равную сумме масс протона и электрона.
(3) Электроны — это отрицательно заряженные частицы. Они вращаются вокруг ядра на дискретных уровнях энергии, называемых электронными оболочками.
г. Электрический заряд. Атомы электрически нейтральны, когда количество отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра, равно количеству положительно заряженных протонов внутри ядра. Когда количество электронов больше или меньше количества протонов в ядре, атомы не являются электрически нейтральными и несут суммарный отрицательный или положительный заряд.Затем их называют ионами, и они химически активны, стремясь объединяться с другими ионами противоположного суммарного заряда. Когда атомы объединяются в молекулы, они могут обмениваться электронами для достижения стабильности структуры электронной оболочки (рис. 2-II).
206. Изотопы.
а. Атомы разных элементов имеют разное количество протонов в своих ядрах. Термин атомный номер описывает количество протонов в ядре. Хотя все ядра данного элемента будут иметь один и тот же атомный номер, они могут иметь разные атомные массы, потому что они могут содержать разное количество нейтронов.Как правило, это не влияет на химические свойства различных атомов, поскольку число протонов не изменяется, но оказывает глубокое влияние на ядерную стабильность различных атомов. Общее количество протонов и нейтронов в атомном ядре называется атомным массовым числом. Виды атомов, которые имеют одинаковые атомные номера, но разные атомные массовые числа, называются изотопами (рис. 2-III).
г. Стабильные изотопы элементов имеют очень определенное соотношение нейтронов к протонам в своих ядрах.По мере увеличения атомных массовых чисел отношение нейтронов к протонам увеличивается согласно определенной схеме (рис. 2-IV). Если изотопы отличаются от этого образца, они относительно нестабильны.
207. Единица атомной массы.
а. Обычные единицы массы, такие как граммы, слишком велики, чтобы удобно описать массу атомного ядра или любой из его составных частей. Для решения этой проблемы была определена новая единица: единица атомной массы (а.е.м.). Атомная единица массы — это относительная единица, определяемая произвольно путем присвоения массы 12 а.е.м. нейтральному атому углерода-12, обычному изотопу углерода.Одна атомная единица массы равна 1,66 X 10 ^–24 граммов. Используя это значение, было определено, что массы элементарных частиц атома составляют:
(1) Масса протона: 1,00727 а.е.м.
(2) Масса нейтрона: 1,00867 а.е.м.
(3) Масса электрона: 0,00055 а.е.м.
г. По логике вещей, должно быть возможно, зная количество частиц, составляющих конкретный атом, вычислить массу этого атома. Однако эксперименты показали, что общая масса атома меньше суммы масс его электронов, протонов и нейтронов.Например, измеренная масса атома изотопа фтора-19 составляет 18,99840 а.е.м., а сумма масс, рассчитанная для отдельных частиц этого атома, составляет 19,15708 а.е.м. Разница в 0,15868 а.е.м. между измеренной и рассчитанной массой атома фтора-19 определяется как дефект массы (рис. 2-V).
г. Тщательные эксперименты и исследования показали, что, хотя дефект массы и существует, закон сохранения массы не нарушен. Когда основные частицы объединяются в атом, определенное количество массы теряется в результате преобразования в энергию в соответствии с уравнением Эйнштейна E = mc ², где E — энергия, m — масса и c — скорость света в вакууме.Преобразованная энергия считается энергией связи, то есть энергией, необходимой для удержания ядра вместе.
208. Символы и обозначения.
а. Стандартная форма записи используется для идентификации отдельных изотопов данного элемента. Стандартные обозначения имеют следующий вид:
, где X = химический символ элемента, Z = атомный номер и A = атомное массовое число.
г. Пример стандартной записи:
г. Ссылка на таблицу нуклидов покажет, что элемент с атомным номером 92 — это уран, химический символ которого — U.Атомное массовое число ²³⁵ идентифицирует изотоп урана, имеющий 92 протона и 143 нейтрона (235 — 92 = 143) в своем ядре. Таким образом, изотоп, обозначенный в примере обозначения, является естественным, легко делящимся изотопом урана, используемым в ядерном оружии. Атомный номер часто опускают, и такой изотоп может быть представлен только его массовым числом и химическим символом, то есть ²³⁵ U.
209. Деление.
а. Деление — это ядерный процесс, в котором более тяжелое нестабильное ядро делится или распадается на два или более легких ядра с выделением значительного количества энергии.Материалы, используемые для производства ядерных взрывов путем деления, представляют собой те изотопы урана или плутония, которые наиболее легко подвергаются делению. Это ²³⁵ U и ²³⁹ Pu. Когда, как показано на рис. 2-VI, свободный нейтрон соответствующей энергии захватывается ядром делящегося атома, полученное нестабильное ядро «расщепляется» с образованием двух или более продуктов деления (атомов различных элементов, образованных из протонов, нейтронов и электронов, изначально составлявших ядро до его деления), два или три свободных нейтрона и огромное количество энергии.
г. С точки зрения непрерывного производства энергии наиболее важным моментом в процессе деления является испускание свободных нейтронов, которые, в свою очередь, могут вызывать другие события деления, которые, в свою очередь, производят еще одно поколение свободных нейтронов. Каждое поколение нейтронов, образующихся при делении, может вызвать большое количество делений; и поэтому в течение нескольких поколений общее количество произведенных делений может быть огромным.
г. Хотя в принципе один нейтрон может инициировать цепную реакцию деления ядер, которая в конечном итоге может привести к расщеплению каждого делящегося атома с заданной массой, не все нейтроны производят больше делений.Часть нейтронов может вылететь из расщепляющейся массы. Другие могут быть удалены реакциями неделения. Чтобы инициировать цепную реакцию, поддерживать эту реакцию в течение периода, достаточно длительного, чтобы позволить накопление взрывной энергии, и ограничивать высвобождаемую энергию как можно дольше, чтобы максимизировать взрывной эффект оружия, требуется выполнение ряда особых условий.
210. Критическая масса.
Первое предварительное условие, которое должно быть выполнено при производстве ядерного взрыва деления, состоит в том, что должно присутствовать достаточно материала и в правильной конфигурации, чтобы последовательные поколения нейтронов могли вызвать равное или увеличенное количество делений.Количество, способное поддерживать непрерывную или цепную реакцию, называется критической массой.
а. Хотя события деления выделяют более чем в 2 миллиона раз больше энергии за одно событие, чем химические реакции, все же должно происходить огромное количество делений, чтобы привести к высвобождению значительного количества энергии. Чтобы удовлетворить это требование, необходимо собрать массу расщепляющегося материала, имеющего определенные характеристики. В зависимости от размера и других факторов, которые необходимо обсудить, данная масса делящегося материала может поддерживать один из трех типов цепных реакций:
(1) Докритическая цепная реакция. Реакция, в которой количество нейтронов уменьшается в последующих поколениях и, таким образом, не продолжается.
(2) Критическая цепная реакция. Реакция, в которой количество нейтронов остается постоянным в последующих поколениях.
(3) Сверхкритическая цепная реакция. Реакция, в которой количество нейтронов увеличивается в последующих поколениях.
г. Чтобы произвести ядерный взрыв, оружие должно содержать количество урана или плутония, превышающее массу, необходимую для поддержания критической цепной реакции, т.е.е. требуется сверхкритическая масса делящегося материала. Чтобы сделать массу делящегося материала сверхкритической, можно использовать несколько методов.
(1) Активный материал можно очистить для удаления нежелательных химических примесей, которые в противном случае могли бы поглощать нейтроны.
(2) Делящийся материал может быть обогащен, то есть количество ²³⁵ U по сравнению с ²³⁸ U может быть увеличено.
(3) Материалу можно придать наиболее эффективную форму.Сферическая форма может использоваться для обеспечения наибольшего объема с наименьшей площадью поверхности, тем самым снижая вероятность потери нейтронов.
(4) Замедлители можно использовать для замедления нейтронов деления, увеличивая вероятность их образования деления.
(5) Наконец, нейтроны, вышедшие из активного материала, могут быть отражены обратно, используя подходящие материалы в качестве отражателей. Отражатели, используемые в качестве тамперов, также могут физически задерживать расширение взрывающегося материала, позволяя произойти большему делению, что приводит к увеличению энергии взрыва.
г. Из-за случайных нейтронов, образующихся в окружающей среде в результате спонтанного деления, нейтронов, присутствующих в атмосфере в результате взаимодействия космических лучей, а также нейтронов, генерируемых различными способами, критическая или сверхкритическая масса может расплавиться или, возможно, взорваться. Следовательно, необходимо, чтобы до взрыва ядерное оружие не содержало части расщепляющегося материала размером с критическую массу. Во время взрыва необходимо использовать какой-то метод, чтобы сделать массу сверхкритической, изменив ее конфигурацию.Были разработаны два общих метода для быстрого преобразования подкритической массы в сверхкритическую.
(1) В первом случае два куска расщепляющегося материала, каждый из которых имеет меньшую критическую массу, очень быстро объединяются в единый сверхкритический материал. Этот узел пушечного типа может быть получен в трубчатом устройстве, в котором бризантное взрывчатое вещество используется для вдувания одного подкритического фрагмента расщепляющегося материала с одного конца трубы в другой подкритический фрагмент, удерживаемый на противоположном конце трубы (рис. 2-VII. ).
(2) Во втором методе сборки, или методе сборки имплозионного типа (см. Рис. 2-VIII), докритическая масса ²³⁵ U или ²³⁹ PU сжимается, чтобы получить массу, способную поддерживать сверхкритическую цепную реакцию. Это сжатие достигается за счет детонации специально разработанных взрывчатых веществ, окружающих подкритическую сферу из расщепляющегося материала. Когда взрывчатое вещество детонирует, возникает направленная внутрь волна имплозии. Эта волна сжимает сферу делящегося материала.Уменьшение отношения поверхности к объему этой сжатой массы плюс ее повышенная плотность в таком случае делает массу сверхкритической. Оружие с усиленным излучением (ER) с помощью специальных методов проектирования имеет выход, в котором нейтроны и рентгеновские лучи составляют значительную часть общей высвобождаемой энергии. Например, общая выходная энергия стандартного оружия деления может быть разделена следующим образом: 50% на взрыв; 35% как тепловая энергия; и 15% в виде ядерной радиации. Общая энергия ER-оружия будет разделена следующим образом: 30% — на взрыв; 20% как термический; и 50% в виде ядерной радиации.Таким образом, 3-килотонное ER-оружие будет производить ядерное излучение 10-килотонного оружия деления и взрывное и тепловое излучение устройства деления мощностью 1 килотонн (рис. 2-IX). Однако процент распределения энергии ядерного оружия является функцией мощности.
211. Фьюжн.
В общем, синтез можно рассматривать как противоположность деления. Это соединение двух легких ядер с образованием более тяжелого ядра. Для
.
Ядерный глоссарий — Всемирная ядерная ассоциация
Ниже приводится список терминов, обычно используемых при обсуждении ядерной энергии.
Индекс
А Б В Г Д Е Ж З И Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
А
Актинид: Элемент с атомным номером от 89 (актиний) до 103. Обычно применяется к тем, кто выше урана — 93 up (также называемые трансурановыми элементами). Актиниды радиоактивны и обычно имеют длительный период полураспада.Поэтому они имеют большое значение в отходах, возникающих в результате ядерного деления, например использованное топливо. Они расщепляются в быстром реакторе. Второстепенные актиниды — это америций, кюрий и нептуний.
Продукт активации: Радиоактивный изотоп элемента (например, в стали активной зоны реактора), созданный нейтронной бомбардировкой.
Активность: Число распадов в единицу времени внутри радиоактивного источника. Выражается в беккерелях.
ALARA: На разумно достижимом низком уровне с учетом экономических и социальных факторов.Это принцип оптимизации радиационной защиты.
Альфа-частица: Положительно заряженная частица, испускаемая ядром атома во время радиоактивного распада. Альфа-частицы — это ядра гелия с 2 протонами и 2 нейтронами.
Атом: Частица вещества, которое не может быть разрушено химическим путем. У атомов есть ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов почти одинаковой массы. Положительные заряды на протонах уравновешиваются числом отрицательно заряженных электронов, движущихся вокруг ядра.
TOP
Б
Фоновое излучение: Естественное ионизирующее излучение, которому подвергается каждый человек, исходящее от земной коры (включая радон) и космического излучения.
Сарай: см. Поперечное сечение.
Базовая нагрузка: Та часть спроса на электроэнергию, которая является непрерывной и не меняется в течение 24-часового периода. Примерно соответствует минимальной дневной нагрузке.
Беккерель: Единица внутренней радиоактивности материала в системе СИ. Один Бк означает одно разрушение в секунду и, таким образом, представляет собой активность определенного количества радиоактивного материала, которая в среднем составляет один распад в секунду. (На практике обычно используются ГБк или ТБк).
Бета-частица: Частица, испускаемая атомом во время радиоактивного распада. Бета-частицы обычно представляют собой электроны (с отрицательным зарядом), но могут быть и позитронами.
Биологический щит: Масса абсорбирующего материала (например,грамм. толстые бетонные стены), размещенные вокруг реактора или радиоактивного материала, чтобы уменьшить излучение (особенно нейтроны и гамма-лучи соответственно) до уровня, безопасного для человека.
Реактор с кипящей водой (BWR): Обычный тип легководного реактора (LWR), в котором воде дают возможность кипеть в активной зоне, таким образом образуя пар непосредственно в корпусе реактора. (см. PWR )
Порода: Для образования делящихся ядер, обычно в результате захвата нейтронов с возможным последующим радиоактивным распадом.
Реактор-размножитель: см. Реактор на быстрых нейтронах и Реактор на быстрых нейтронах.
Горение: Процесс деления (аналогично горению ископаемого топлива) или денатурирования в активной зоне реактора иным образом.
Горючий поглотитель, выгорающий яд: Поглотитель нейтронов, входящий в состав топлива, который постепенно исчезает и компенсирует потерю реактивности по мере потребления топлива. Обычно используется гадолиний, также можно использовать эрбий.
Выгорание: Измерение тепловой энергии, выделяемой ядерным топливом, относительно его массы, обычно гигаватт-сутки на тонну топлива (ГВт-сутки / т).
TOP
К
Каландрия: (в реакторе PHWR) цилиндрический корпус реактора, в котором находится тяжеловодный замедлитель. Он пронизан от конца до конца сотнями каландрийных трубок, в которых находятся напорные трубки, содержащие топливо и хладагент.
CANDU: Канадский дейтерий-урановый реактор, замедляемый и охлаждаемый тяжелой водой (за исключением конструкции ACR, которая охлаждается легкой водой).Это наиболее распространенные реакторы PHWR (см. Тяжеловодный реактор ).
Центрифуга: Цилиндр, вращающийся на высокой скорости для физического разделения компонентов газа немного разной массы, например гексафторид урана с атомами U-235 и U-238.
Цепная реакция: Реакция, которая стимулирует собственное повторение, в частности, когда нейтроны, возникающие в результате ядерного деления, вызывают непрерывную серию реакций деления.
Оболочка: Металлические трубки с таблетками оксидного топлива (см. Циркалой ).
Концентрат: См. Концентрат оксида урана (U ₃ O ₈).
Управляющие стержни: Устройства для поглощения нейтронов, так что цепная реакция в активной зоне реактора может быть замедлена или остановлена путем их дальнейшего введения или ускорена путем их извлечения.
Преобразование: Химический процесс превращения U ₃ O ₈ в UF ₆ для подготовки к обогащению.
Коэффициент конверсии: (в ядерном реакторе) отношение новых делящихся ядер к делящимся ядрам.В обычном реакторе это около 0,6, при высокой энергии нейтронов в быстром реакторе оно может превышать 1,0 из-за большего количества нейтронов на деление, что делает его чистым размножителем. (Выше примерно 0,1 МэВ, то есть спектра быстрых нейтронов, количество нейтронов, выделяемых при делении, увеличивается примерно с 2,5, а при 10 МэВ достигает примерно 4.)
Охлаждающая жидкость: Жидкость или газ, используемые для передачи тепла от активной зоны реактора к парогенераторам или непосредственно к турбинам.
Ядро: Центральная часть ядерного реактора, содержащая тепловыделяющие элементы и любой замедлитель.
Критическая масса: Наименьшая масса делящегося материала, которая будет поддерживать самоподдерживающуюся цепную реакцию в определенных условиях.
Критичность: Состояние способности выдерживать ядерную цепную реакцию.
Поперечное сечение: см. Нейтронное сечение .
TOP
Д
Распад: Распад атомных ядер, приводящий к испусканию альфа- или бета-частиц (обычно с гамма-излучением).Также происходит экспоненциальное снижение радиоактивности материала по мере того, как ядерные распады имеют место и образуются более стабильные ядра.
Вывод из эксплуатации: Окончательный вывод установки (например, реактора) из эксплуатации, а также последующие действия по безопасному хранению, демонтажу и предоставлению площадки для неограниченного использования.
Деконверсия: Химический процесс превращения UF6 в оксид урана. Обычно обедненный UF6 можно обрабатывать для длительного хранения в более стабильной химической форме.HF является побочным продуктом.
Запаздывающие нейтроны: Нейтронов, выделяемых продуктами деления в течение нескольких секунд после деления. Это позволяет контролировать деление в ядерном реакторе.
Обедненный уран: Уран с содержанием U-235 менее 0,7% природного. В качестве побочного продукта обогащения в топливном цикле он обычно содержит 0,25-0,30% U-235, остальное составляет U-238. Может быть смешан с высокообогащенным ураном (например, из оружия) для получения реакторного топлива.
Дейтерий: «Тяжелый водород», стабильный изотоп, имеющий в ядре один протон и один нейтрон.В природе он встречается в виде от 1 до 6500 атомов обычного водорода (атомы водорода содержат один протон и не содержат нейтронов).
Распад: Естественное изменение в ядре радиоактивного изотопа при испускании частиц (обычно с гамма-лучами), что делает его другим элементом.
Доза: Энергия, поглощаемая тканями от ионизирующего излучения. Один серый — это один джоуль на кг, но он скорректирован с учетом воздействия различных видов излучения, и, таким образом, зиверт — это единица эквивалента дозы, используемая при установлении норм воздействия.
TOP
E
Электрон-вольт: 1,6 x 10 ^-19 джоулей, количество кинетической энергии, полученной одним электроном, когда он ускоряется за счет разности электростатических потенциалов в один вольт.
Элемент: Химическое вещество, которое нельзя разделить на более простые химические вещества; виды атомов с одинаковым числом протонов (являющимся атомным номером элемента).
Обогащенный уран: Уран, в котором доля U-235 (по отношению к U-238) увеличена по сравнению с естественным 0.7%. Уран реакторного качества обычно обогащен примерно до 3,5% по U-235, уран оружейного качества — более 90% по U-235.
Обогащение: Физический процесс увеличения доли U-235 до U-238. См. Также SWU.
Контракт EPC: Контракт на проектирование, поставку и строительство, например, для нового реактора.
TOP
Факс
Реактор-размножитель на быстрых нейтронах (FBR): Реактор на быстрых нейтронах (кв.v.) сконфигурирован для производства большего количества делящегося материала, чем он потребляет, с использованием воспроизводящего материала, такого как обедненный уран, в бланкете вокруг активной зоны.
Быстрый нейтрон: Нейтрон, выделяющийся при делении, движется с очень высокой скоростью (20 000 км / с) и имеет высокую энергию (c 2 МэВ).
Реактор на быстрых нейтронах (FNR): Реактор без замедлителя и, следовательно, использующий быстрые нейтроны. Обычно он сжигает плутоний, производя делящиеся изотопы в воспроизводящем материале, таком как обедненный уран (или торий).
Фертильный (изотопа): Способен превращаться в делящийся при захвате нейтронов с возможным последующим радиоактивным распадом; например U-238, Pu-240.
Делящийся (изотопа): Способен улавливать медленный (тепловой) нейтрон и подвергаться ядерному делению, например U-235, U-233, Pu-239.
Деление: Расщепление тяжелого ядра на два, сопровождающееся выделением относительно большого количества энергии и обычно одного или нескольких нейтронов.Это может быть спонтанным, но обычно из-за того, что ядро поглощает нейтрон и, таким образом, становится нестабильным.
Делящийся (изотопа): Способный к делению: Если делящийся, то медленными нейтронами; иначе — быстрыми нейтронами.
Продукты деления: «Дочерние» ядра, возникающие либо в результате деления тяжелых элементов, таких как уран, либо в результате радиоактивного распада этих первичных дочерних ядер. Обычно очень радиоактивный.
Ископаемое топливо: Топливо на основе углерода, предположительно полученное из живой материи, например.грамм. уголь, нефть, газ. Сжигается кислородом для получения энергии.
ТВС: Структурированная совокупность твэлов или элементов, единица топлива в реакторе.
Изготовление топлива: Изготовление топливных сборок реактора, обычно из спеченных таблеток UO ₂, которые вставляются в трубки из циркаллоя, содержащие топливные стержни или элементы.
TOP
г
Гамма-лучи: Электромагнитное излучение высокой энергии от ядра атома, практически идентичное рентгеновскому излучению.
Генетическая мутация: Внезапное изменение хромосомной ДНК отдельного гена. Это может вызвать наследственные изменения у потомков. Мутации у некоторых организмов могут быть более частыми при облучении (хотя это никогда не было продемонстрировано на людях).
Гига: Один миллиард единиц (например, один гигаватт равен 10 ⁹ Вт или одному миллиону кВт).
Графит: Кристаллический углерод, используемый в очень чистой форме в качестве замедлителя, в основном в реакторах с газовым охлаждением, но также и в реакторах РБМК советской конструкции.
Грей (Гр): Единица измерения поглощенной дозы излучения в системе СИ, один джоуль на килограмм ткани.
Парниковые газы: Радиационные газы в атмосфере Земли, которые поглощают длинноволновое тепловое излучение от поверхности Земли и повторно излучают его, тем самым нагревая Землю. Углекислый газ, метан и водяной пар являются основными.
TOP
H
Период полураспада: Период, необходимый для того, чтобы половина атомов определенного радиоактивного изотопа распалась и стала изотопом другого элемента.
Тяжелая вода: Вода с повышенной концентрацией молекул с атомами дейтерия («тяжелого водорода»).
Тяжеловодный реактор (HWR): Реактор, в котором тяжелая вода используется в качестве замедлителя, например Канадский CANDU (q.v.), который представляет собой HWR под давлением (PHWR).
Высокоактивные отходы (ВАО): Чрезвычайно радиоактивные продукты деления и трансурановые элементы (обычно кроме плутония) в отработанном ядерном топливе. Их можно разделить путем переработки использованного топлива, или же отработавшее топливо, содержащее эти изотопы, можно рассматривать как высокоактивные отходы.ВАО требует как защиты, так и охлаждения.
Высокообогащенный уран (ВОУ): Уран с обогащением до 20% по U-235 или более. (В оружии около 90% U-235.)
TOP
Я
Выщелачивание на месте (ISL): Извлечение путем химического выщелачивания минералов из пористых рудных тел без выемки грунта. Также известен как восстановление на месте (ISR) или разработка решений.
Отходы среднего уровня активности (ILW): Радиоактивные отходы, которые требуют экранирования для защиты людей поблизости, но не охлаждения.
Ион: Атом или молекула, которые электрически заряжены из-за потери или усиления электронов.
Ионизирующее излучение: Излучение (включая альфа-частицы), способное разрушать химические связи, вызывая ионизацию вещества, через которое оно проходит, и повреждать живые ткани.
Облучить: Материал подвергается действию ионизирующего излучения. Облученное топливо и компоненты реактора подверглись нейтронному облучению и, следовательно, сами стали радиоактивными.
Изотоп: Атомная форма элемента, имеющего определенное количество нейтронов. Различные изотопы элемента имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов и, следовательно, разные атомные массы, например U-235, U-238. Некоторые изотопы нестабильны и распадаются (qv) с образованием изотопов других элементов.
TOP
л
Лазерное обогащение: Обогащение урана с использованием настроенных лазерных лучей для фотодиссоциации UF6 в твердый UF5 ⁺, чтобы можно было отделить ионизированный UF5 (с U-235).
Легкая вода: Обычная вода (H ₂ O) в отличие от тяжелой воды.
Легководный реактор (LWR): Обычный ядерный реактор, охлаждаемый и обычно охлаждаемый обычной водой. Это общее обозначение, включая типы BWR и PWR.
Низкообогащенный уран (НОУ): Уран с обогащением менее 20% по U-235. (В энергетических реакторах обычно 3,5 — 5,0% U-235.)
Низкоактивные отходы: Легкорадиоактивный материал, обычно удаляемый путем сжигания и захоронения.
Низкоактивные отходы (НАО): Радиоактивные отходы, с которыми можно безопасно обращаться без защиты.
TOP
м
Мегаватт (МВт): Единица мощности, один миллион или 10 ⁶ Вт. МВтэ — это электрическая мощность генератора, МВт — тепловая мощность реактора или источника тепла (например, общая тепловая мощность самого реактора, обычно примерно в три раза превышающая значение в МВтэ).
Металлическое топливо: Топливо с использованием металлического природного урана, используемого в газоохлаждаемых реакторах.
Микро: одна миллионная единицы (например, микрозиверт равен 10 ^-6 Зв).
Измельчение: Процесс, с помощью которого минералы извлекаются из руды, обычно на руднике, для производства минерального концентрата для продажи, например У ₃ О ₈.
Смешанное оксидное топливо (МОКС): Реакторное топливо, состоящее из оксидов урана и плутония, обычно около 5% плутония, который является основным делящимся компонентом.
Замедлитель: Материал, такой как легкая или тяжелая вода или графит, используемый в реакторе для замедления быстрых нейтронов путем столкновения с более легкими ядрами, чтобы ускорить дальнейшее деление.
TOP
№
Природный уран: Уран с изотопным составом, встречающимся в природе, содержащий 99,3% U-238, 0,7% U-235 и следы U-234. Его можно использовать в качестве топлива в реакторах с тяжеловодным или графитовым замедлителем.
Нейтрон: Незаряженная элементарная частица, находящаяся в ядре каждого атома, кроме водорода. Одиночные подвижные нейтроны, движущиеся с разной скоростью, возникают в результате реакций деления.Медленные (тепловые) нейтроны, в свою очередь, могут легко вызывать деление ядер «делящихся» изотопов, например U-235, Pu-239, U-233; а быстрые нейтроны могут вызывать деление ядер «плодородных» изотопов, таких как U-238, Pu-239. Иногда атомные ядра просто захватывают нейтроны.
Нейтронное сечение: Показатель вероятности взаимодействия между частицей и ядром мишени, выраженный в амбарах (1 барн = 10 ^-24 см ²).
Ядерный реактор: Устройство, в котором цепная реакция ядерного деления происходит в контролируемых условиях, так что можно использовать тепловыделение или нейтронные пучки.Все коммерческие реакторы — это тепловые реакторы, в которых используется замедлитель для замедления нейтронов.
Нуклид: элементарной материи, состоящей из атомов с одинаковыми ядрами, следовательно, с одинаковым атомным номером и одинаковым массовым числом (равным сумме количества протонов и нейтронов).
TOP
О
Оксидное топливо: Обогащенный или природный уран в форме оксида UO ₂, используемый во многих типах реакторов.
Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (ЭиТО): Операционные затраты на эксплуатацию атомной электростанции без учета топлива и любых капитальных затрат.
TOP
пол
Плутоний: Трансурановый элемент, образовавшийся в ядерном реакторе в результате захвата нейтронов. Он имеет несколько изотопов, некоторые из которых делящиеся, а некоторые подвергаются самопроизвольному делению с выделением нейтронов. Плутоний оружейного качества производится в специальных реакторах с получением> 90% Pu-239, плутоний реакторного качества содержит около 30% неделящихся изотопов.Около одной трети энергии в легководном реакторе приходится на деление Pu-239, и это основной ценный изотоп, получаемый при переработке отработанного топлива.
Реактор с водой под давлением (PWR): Самый распространенный тип легководного реактора (LWR), в котором в первом контуре используется вода под очень высоким давлением, а во вторичном контуре образуется пар.
TOP
Р
Излучение: Излучение и распространение энергии посредством электромагнитных волн или частиц.(см. Ионизирующее излучение )
Радиоактивность: Спонтанный распад нестабильного атомного ядра, приводящий к испусканию излучения.
Радионуклид: Радиоактивный изотоп элемента.
Радиотоксичность: Неблагоприятное воздействие радионуклида на здоровье из-за его радиоактивности.
Радий: Продукт радиоактивного распада урана, часто обнаруживаемый в урановой руде. В нем есть несколько радиоактивных изотопов.Радий-226 распадается на радон-222.
Радон (Rn): Тяжелый радиоактивный газ, выделяемый горными породами, содержащими радий (или торий). Rn-222 — главный изотоп, образующийся при распаде радия-226.
Дочерние радона: Короткоживущие продукты распада радона-222 (Po-218, Pb-214, Bi-214, Po-214).
Корпус реактора под давлением: Главный стальной корпус ядерного реактора, содержащий топливо реактора, замедлитель и теплоноситель под давлением.
Могильник: Постоянное место захоронения радиоактивных отходов.
Переработка: Химическая обработка отработанного топлива реактора для отделения урана, плутония и, возможно, трансурановых элементов от небольшого количества продуктов деления, в результате чего количество высокоактивных отходов значительно сокращается. (см. Отходы ) .
TOP
Ю
Единица разделительной работы (ЕРР): Это сложная единица, которая зависит от количества переработанного урана и степени его обогащения, т.е.е. степень увеличения концентрации изотопа U-235 по отношению к остатку. Единица строго: килограмм единица разделительной работы, и она измеряет количество разделительной работы (показывающее энергию, используемую при обогащении), когда количества корма и продукта выражаются в килограммах.
например , для производства одного килограмма урана, обогащенного до 3,5% по U-235, требуется 4,3 ЕРР, если установка работает при анализе хвостов 0,30%, или 4,8 ЕРР, если анализ хвостов составляет 0,25% (таким образом, требуется только 7.0 кг вместо 7,8 кг натурального корма U).
Около 100–120 000 ЕРР требуется для обогащения годовой загрузки топлива для типичного легководного реактора мощностью 1000 МВт. Затраты на обогащение связаны с используемой электрической энергией. Процесс газовой диффузии потребляет около 2400 кВтч на ЕРР, в то время как газоцентрифужные установки требуют всего около 60 кВтч / ЕРР.
Зиверт (Зв): Единица, указывающая биологическое повреждение, вызванное дозой радиации, измеренной в Греях (q.v.). Один грей поглощенного бета- или гамма-излучения имеет биологический эффект 1 Зв; 1 Гр альфа-излучения дает эффект 20 Зв, а 1 Гр нейтронов дает эффект 10 Зв.(см. Доза ) .
Расщепление: Истирание и удаление фрагментов мишени, бомбардируемой протонами в ускорителе. Осколки могут быть протонами, нейтронами или другими легкими частицами.
Отработанное топливо: Отработанные тепловыделяющие сборки извлекаются из реактора после нескольких лет эксплуатации и обрабатываются как отходы. Часто это другой термин, обозначающий использованное топливо.
Конюшня: Неспособен к самопроизвольному радиоактивному распаду.
Парогенератор: Часть реактора с водой под давлением (PWR), теплообменника, в котором очень горячая вода под высоким давлением образует пар во вторичном контуре для привода турбины.
TOP
т
Хвосты: Грунтовая порода, остающаяся после извлечения определенных рудных минералов (например, оксидов урана).
Хвосты: Обедненный уран (ср. Обогащенный уран) , с содержанием U-235 примерно от 0,2 до 0,3%.
Температурный коэффициент реактивности: Изменение реактивности из-за изменения температуры топлива. Отрицательный температурный коэффициент означает, что реактивность уменьшается при повышении температуры, чтобы уменьшить скорость деления и, следовательно, снизить температуру — естественная отрицательная обратная связь.Реакторы на быстрых нейтронах имеют сильный отрицательный температурный коэффициент, который является основой автоматического регулирования мощности и даже следования за нагрузкой.
Тера: Один миллион миллионов единиц (например, один ТВтч составляет 10 ¹² ватт-часов или один миллиард кВтч).
Тепловой реактор: Реактор, в котором цепная реакция деления поддерживается в основном медленными нейтронами, и, следовательно, требует замедлителя (в отличие от реактора на быстрых нейтронах).
Трансмутация: Превращение атомов одного элемента в атомы другого путем бомбардировки нейтронами, вызывающее захват и / или деление нейтронов.В обычном реакторе захват нейтронов является основным событием, в быстром реакторе деление происходит чаще, и поэтому он лучше всего подходит для актинидов. Трансмутация продуктов деления осуществляется захватом нейтронов.
Трансурановый элемент: Очень тяжелый элемент, образованный искусственно в результате захвата нейтронов и, возможно, последующего бета-распада (ов). Имеет более высокий атомный номер, чем уран (92). Все радиоактивны. Наиболее известны нептуний, плутоний, америций и кюрий.
TOP
U
Уран (U): Элемент с умеренной радиоактивностью с двумя делящимися изотопами (U-235 и U-233) и двумя фертильными (U-238 и U-234).Уран — основное топливо ядерной энергетики.
Гексафторид урана (UF ₆): Соединение урана, которое является газом при температуре выше 56 ° C и, таким образом, является подходящей формой для обогащения урана.
Концентрат оксида урана (U ₃ O ₈): Смесь оксидов урана, полученная после измельчения урановой руды в шахте. Иногда слабо называется желтым кексом. Он имеет цвет хаки и обычно обозначается эмпирической формулой U ₃ O ₈.В таком виде уран обычно продается.
Отработанное топливо: Топливные сборки, извлеченные из реактора после нескольких лет эксплуатации.
TOP
В
Стеклование: Включение высокоактивных отходов в боросиликатное стекло, составляющее около 14% по массе. Он предназначен для иммобилизации радионуклидов в нерастворимой матрице, готовой к утилизации.
Пустой коэффициент реактивности: Изменение реактивности из-за кипения теплоносителя или замедлителя в реальной активной зоне.Отрицательный коэффициент пустотности означает, что реакционная способность снижается, и происходит изменение бланка цепной реакции, так что снижается скорость деления и, следовательно, снижается температура — естественная отрицательная обратная связь.
TOP
Вт
Отходы:
Высокоактивные отходы (ВАО) — это высокорадиоактивный материал, образующийся в результате ядерного деления. Это может быть то, что осталось от переработки отработавшего топлива, хотя некоторые страны рассматривают само отработанное топливо как ВАО.Он требует очень осторожного обращения, хранения и утилизации.
Промежуточные отходы (ILW) включают ряд материалов, полученных от переработки и снятия с эксплуатации. Он достаточно радиоактивен, чтобы требовать защиты, и его утилизируют в инженерных сооружениях под землей.
Низкоактивные отходы (НАО) — это умеренно радиоактивный материал, который обычно утилизируют путем сжигания и захоронения.
TOP
Y
Yellowcake: Диуранат аммония, предпоследнее соединение урана в производстве U ₃ O ₈, но форма, в которой продукция рудника продавалась примерно до 1970 года.См. Также Концентрат оксида урана .
TOP
Z
Циркалой: Циркониевый сплав, используемый в качестве трубки для содержания топливных таблеток из оксида урана в топливном стержне (часть тепловыделяющей сборки реактора).
TOP
,

Изотопы химического элемента фтора имеют заряд ядра: Изотопы фтора — это… Что такое Изотопы фтора?

11 класс. Химия. Решение задач из ЕГЭ и учебника на смещение химического равновесия. — Решение задач из ЕГЭ и учебника на смещение химического равновесия.

Комментарии преподавателя

Число нейтронов в атоме. Изотопы — урок. Химия, 8–9 класс.

Строение атома. Изотопы | АЛХИМИК

Скачать:

Похожее

Строение атома. Состав атомных ядер. Изотопы. Химический элемент

Изотопы фтора — Isotopes of fluorine

Фтор-18

Фтор-19

Фтор-20

Фтор-21

Изомеры

Список изотопов

Заметки

Рекомендации

внешняя ссылка

Строение атома | CHEMEGE.RU

Строение электронной оболочки

Электронные формулы элементов первых четырех периодов

Основное и возбужденнео состояние атома

Электронные формулы ионов

Урок. «Состав атомных ядер.»

Фтор

Зона данных

Открытие фтора

Интересные факты о фторе

Внешний вид и характеристики

Использование фтора

FM 8-9 Часть I / Глава 2 Обычное и ядерное оружие

ГЛАВА 2

ОБЫЧНОЕ И ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ — ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГИИ И АТОМНАЯ ФИЗИКА

РАЗДЕЛ I — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

201. Введение.

РАЗДЕЛ II — МЕХАНИЗМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ

202. Определение взрыва.

204. Ядерные взрывы.

205. Элементы и атомная структура.

206. Изотопы.

207. Единица атомной массы.

208. Символы и обозначения.

209. Деление.

210. Критическая масса.

211. Фьюжн.

Ядерный глоссарий — Всемирная ядерная ассоциация

Индекс

А Б В Г Д Е Ж З И Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

А

Б

К

Д

E

Факс

г

H

Я

л

м

№

О

пол

Р

Ю

т

U

В

Вт

Y

Z

Share This Story, Choose Your Platform!

Related Posts

Насморк при прорезывании зубов у детей: причины, симптомы и лечение

Как развивать ребенка в 10 месяцев: игры и занятия для малыша

Во сколько месяцев можно ставить мальчиков в ходунки: оптимальный возраст и безопасность использования

УЗИ брюшной полости у детей: подготовка, проведение и расшифровка результатов

Когда и как вводить прикорм грудному ребенку: рекомендации педиатров

Leave A Comment Отменить ответ