TO Та бүхний мэдэж байгаагаар изотопууд нь атомын сортууд юм химийн элемент, цөм нь ижил тооны протон агуулдаг ( З) ба төрөл бүрийн - нейтрон ( Н). нийлбэр А = З + Н– массын тоо – үйлчилнэ хамгийн чухал шинж чанаризотоп. Изотопийн үзэгдлийг 1913 оны 12-р сард Английн радиохимич Ф.Содди төгсгөлийн цацраг идэвхт элементүүдээс нээсэн. үечилсэн хүснэгт. Дараа нь тогтвортой элементүүдээс олж илрүүлсэн. Изотопын түүхийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг бүтээлүүдээс үзнэ үү.

Байгалийн цацраг идэвхт изотопуудыг гурван "гэр бүл" болгон хуваадаг бөгөөд тэдгээрийн өвөг дээдэс нь урт насалдаг торий-232, уран-238, уран-235 (тэдгээрийн хагас задралын хугацааг хэдэн тэрбум жилээр хэмждэг) юм. "Гэр бүл" нь хар тугалганы тогтвортой изотопоор ( З= 82) с А= 208, 206, 207 тус тус. Цоорхойд элементүүдийн богино хугацааны изотопууд байдаг З= 81–92, "гинж"-ээр холбогдсон a - ба b - задрал. "Гэр бүлийн" гишүүдийн нийт тоо (хар тугалганы атомын тогтвортой төрлөөс бусад) 41 байна.

1600 гаруй хиймэл изотопыг янз бүрийн цөмийн урвалаар нийлэгжүүлсэн. З 1-ээс 112 хүртэл (мөн зарим элементийн хувьд 20-оос дээш).

Бидний анхаарлын сэдэв нь тогтвортой изотопууд байх болно. Тэдний нээлтийн гол гавьяа нь Английн физикч Ф.Астон юм. 1919 онд тэрээр инертийн хийн неон (атомын жин 20.2) нь 20 ба 22 атомын жинтэй хоёр изотопын холимог болохыг тогтоожээ. Эрдэмтэн арван жил хагасын турш судалгаа хийж, 210-ыг нээжээ. тогтвортой изотопуудихэнх элементүүд. 37 изотоптой Америкийн эрдэмтэн А.Демпстер ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. Бусад судлаачид ч энэ ажилд оролцсон боловч ихэнх нь нэг юмуу хоёр шинэ төрлийн атомыг тодорхойлохоор хязгаарлагдаж байв. 1929 онд хүчилтөрөгчийн изотопыг нээсэн нь чухал үйл явдал байв А, 17 ба 18-тай тэнцүү, W. Dzhiok, G. Johnston (АНУ); Астон өмнө нь хүчилтөрөгчийн гурван изотоп байгаа нь атомын жингийн хэмжээг сонгоход нөлөөлсөн гэж үзэж байсан. 1932 онд Г.Ури, Ф.Брикведде, Г.Мөрфи (АНУ) нар устөрөгчийн хүнд изотоп - дейтерийг нээсэн. А= 2. Ванадий-50 нь хамгийн сүүлд нээгдсэн (1949).

Тогтвортой изотопуудын талаарх мэдээллийг хүснэгтэд үзүүлэв (х. 2-ыг үз). Тэдгээрийн заримыг нь одоор тэмдэглэсэн байдаг (кали-40, ванадий-50, рубидий-87, индий-115, сурьма-123, лантан-138, церий-142, неодим-144, самари-147, лютетий-176, рун - 187, цагаан алт-190 ба хар тугалга-204): тэдгээрээс олдсон (эсвэл онолын хувьд боломжтой)б -цацраг идэвхит буюуа -цацраг идэвхит (Ce, Nd, Sm, Pt) c маш урт хугацаа(> 10 15 жил). Гэсэн хэдий ч үнэн хэрэгтээ тэдгээрийг тогтвортой гэж үзэж болно. Хүснэгтэд мөн дэлхий дээр нэлээд их хэмжээгээр агуулагддаг тори, ураны цацраг идэвхт изотопуудыг оруулсан болно.

Үүнтэй төстэй хүснэгтийг зөвхөн цөөн хэдэн тусгай монографи дээр өгсөн болно. Тогтвортой изотопуудтай холбоотой хэв маягийн шинжилгээ нь заримдаа изотопын статистик гэж нэрлэгддэг тусгай салбар юм.

Хүснэгтэнд 282 тогтвортой изотопууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн тоо нь янз бүрийн элементүүдийн хувьд харилцан адилгүй байдаг. Нэг төрөл нь сондгой 21 элементийн шинж чанар юм З(үл хамаарах зүйл бол берилли юм З= 4). 20 элемент нь сондгой хоёр изотоптой З(тэй гелийээс бусад З= 2 ба нүүрстөрөгч c З= 6). Хүчилтөрөгч, неон, магни, цахиур, аргон, кали гэсэн зургаан элементийг гурван изотопоор төлөөлдөг бөгөөд бусад бүх элементүүд нь тэгш хэмтэй байдаг. З 4-10 изотоп байдаг. "Рекорд эзэмшигчид" нь кадми ба теллур (тус бүр 8 изотоп), ксенон (9), цагаан тугалга (10) юм. Хүснэгтэнд элемент дутуу байна З= 43 (технециум) ба З= 61 (прометиум). Тэд тогтвортой изотопгүй бөгөөд цөмийн урвалыг ашиглан зохиомлоор үйлдвэрлэдэг. Изотопуудтай А, 5 ба 8-тай тэнцүү.

Ихэнх изотопууд (173) тэгш тоотой байдаг А, мөн бараг бүгдээрээ атомын цөмд тэнцүү хэмжээгээр агуулагддаг ЗТэгээд Н. Сонинтой изотопууд Амэдэгдэхүйц бага (109). Тэгш хэмжээтэй элементүүдийн хувьд Зсондгой тоотой хоёроос илүүгүй изотоп байна А(үл хамаарах зүйл - Ar with З= 18 ба Ce s З= 58, тэдгээрийн бүх изотопууд тэгш байна А).

Тодорхой утгатай элементийн изотопуудын цуглуулга З(хэрэв нэгээс олон байвал) "pleiad" гэж нэрлэдэг. "Pleiad" дахь бие даасан изотопуудын тархалт өөр өөр байдаг. Тогтмол системийн "хөнгөн" төлөөлөгчдийн хувьд ( З < 32) при четных Здавамгайлсан изотопууд жижиг утгууд А. Дараачийн элементүүдэд эсрэгээр байгаль нь илүү өндөр утгатай изотопуудыг илүүд үздэг А. Сондгой хоёр изотопын Зилүү нийтлэг нэг нь нэг юм Абага.

Ерөнхийдөө зураг нь ийм байна. Устөрөгчөөс никель хүртэлх элементүүдийн хувьд ( З= 28) нэг изотопын элбэг дэлбэг байдал огцом нэмэгддэг. Том утгын хувьд З, Хэдийгээр "pleiad" дахь изотопын агууламж өөр өөр байдаг (заримдаа нэлээд мэдэгдэхүйц), үнэмлэхүй "манлайлах" хүчин зүйл харагдахаа больсон.

Байгальд хамгийн түгээмэл элементүүд нь (дэлхийн царцдасын жингийн%): хүчилтөрөгч (47), цахиур (29,5), хөнгөн цагаан (8,05), төмөр (4,65), кальци (2,96), натри (2,5), кали (2.5) ба магни (1.87). Тэдний нийт агууламж 99% -иас дээш байна. Тиймээс үлдсэн хэсэг нь 1% -иас бага хувийг эзэлдэг.

Эдгээр "найман" -аас хөнгөн цагаан, натри нь нэг төрлийн атомаар илэрхийлэгддэг (27 Al ба 23 Na); бусад нь изотопуудын нэг нь огцом давамгайлсан агуулгатай (16 O, 28 Si, 56 Fe, 40 Ca, 39 K, 24 Mg). Тиймээс жагсаасан изотопууд нь "хатуу дэлхий" бүхэлдээ бүтээгдсэн материал юм. Агаар мандлын гол "бүрэлдэхүүн" нь 14 N ба 16 O. Эцэст нь усны орон зай нь ижил хүчилтөрөгчийн изотопын хөнгөн устөрөгчийн изотоптой (1 H) нэгдэл юм. Устөрөгч, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, азотын хамт бүх ургамал, амьтны организмд багтдаг тул тэдгээрийг тусгай бүлэг элементүүдэд хуваадаг. органоген.

Тиймээс зөвхөн арван тогтвортой изотопууд нь органик бус болон органик байгалийн хязгааргүй олон янз байдлыг шийдвэрлэх үүрэгтэй болох нь харагдаж байна.

ПЯагаад дэлхий дээр байгаа элементүүдийн бараг тал хувь нь зөвхөн нэг эсвэл хоёр төрлийн атомаар төлөөлдөг вэ? Дүрмээр бол "pleiades" дахь бие даасан изотопуудын агууламж яагаад эрс ялгаатай байдаг вэ? Эцэст нь байгаль яагаад атомын тэгш үнэ цэнэтэй сортуудыг илүүд үздэг вэ? З? Үүнтэй төстэй асуултуудын жагсаалтыг хялбархан үргэлжлүүлж болно. Онолын цөмийн физик нь тэдэнд янз бүрийн бүрэн дүүрэн хариулт өгдөг. Мэдээжийн хэрэг, энэ нийтлэлийн хүрээнд энэ нь бүр боломжгүй юм ерөнхий тоймтэдгээрийн мөн чанарыг тодорхойл. Үүнтэй холбогдуулан бид тогтвортой изотопуудын "статистик" -ыг голчлон тодорхойлдог ганц боловч маш чухал загварыг авч үзэхээр хязгаарлагдах болно.

Цөмийн физикт нэг ойлголт байдаг "изобарууд"- ижил төрлийн атомууд А, гэхдээ өөр ЗТэгээд Н. 1934 онд Германы эрдэмтэн Ж.Матхаух дараах дүрмийг томъёолжээ. хэрэв хоёр изобар нь Z утгаараа 1-ээр ялгаатай бол тэдгээрийн аль нэг нь тогтворгүй байх ёстой. Жишээлбэл, 40 Ar–40 K хос изобарын хувьд сүүлийнх нь цацраг идэвхт бодис юм. Энэ дүрэм нь "изотопын статистик" -ын зарим шинж чанарыг тодорхой болгох боломжийг олгодог.

Яагаад элементүүдийг хийдэг З= 43 ба 61 нь тогтвортой изотоп биш үү? Зарчмын хувьд тэд нэг эсвэл хоёр байж болно тэсвэртэй төрөлатомууд. Гэсэн хэдий ч технециум ба прометийн зэргэлдээх элементүүд (молибден ба рутений, неодим ба самари тус тус) байгальд өргөн хүрээний олон тооны изотопоор илэрхийлэгддэг. А. Изобар дүрмийн дагуу боломжит утгууд АУчир нь З= 43 ба 61 нь "хориотой" болж хувирдаг. Технециум ба прометийн изотопуудыг нийлэгжүүлэхэд тэдгээрийн ихэнх нь богино наслалтаар тодорхойлогддог нь тогтоогджээ.

Хүснэгтэнд одоор тэмдэглэгдсэн изотопууд нь зэргэлдээх элементүүдийн изотопуудтай изобар хосуудыг үүсгэдэг (жишээлбэл, 87 Pb 87 Sr, 115 In, 115 Sn гэх мэт), гэхдээ тэдгээр нь маш бага хэмжээгээр цацраг идэвхт байдаг.

Дэлхийн хувьслын хөгжлийн эхэн үед янз бүрийн элементийн изотопуудын элбэг дэлбэг байдал нь орчин үеийнхээс ялгаатай байв. Харьцангуй урт хагас задралтай олон цацраг идэвхт изотопууд бас байсан. Аажмаар тэдгээр нь бусад элементүүдийн тогтвортой изотопууд болж хувирсан бөгөөд үүний үр дүнд "pleiades" дахь агуулга өөрчлөгдсөн. Зөвхөн "анхдагч" торий-232, уран-238, уран-235 хадгалагдан үлдсэн боловч тэдгээрийн газрын нөөцтэрбум жилийн хугацаанд буурсан. Хэрэв тэдгээр нь тийм ч урт наслаагүй байсан бол изотопууд нь цацраг идэвхт "гэр бүл" -ийг бүрдүүлдэг "хоёрдогч" элементүүд байхгүй болно. Энэ тохиолдолд үелэх системийн байгалийн дээд хязгаар нь висмут байх болно З = 83.

Тиймээс изобар дүрэм нь нэг төрлийн "ангилах" үүрэг гүйцэтгэсэн. Энэ нь богино наслалттай атомын сортуудыг "хогийн ургамлыг устгаж", элементүүдийн анхны изотоп найрлагыг өөрчилж, эцэст нь хүснэгтэд үзүүлсэн "тогтвортой изотопуудын ертөнц"-ийн дүр төрхийг бүрдүүлэхэд хувь нэмэр оруулсан.

Ж.Дальтон химийн атомизмыг үүсгэснээс хойш атомын жин (масс) нь элементийн цорын ганц үндсэн тоон шинж чанар байсаар ирсэн. Үүнийг олон элементийн хувьд тодорхойлохын тулд нарийн туршилтын судалгаа шаардагдах бөгөөд тодорхой "лавлагаа цэг" - атомын жингийн хуваарь (хүчилтөрөгч O = 16 эсвэл устөрөгч H = 1) -ийг сонгохоос хамаарна. 1864 онд Английн химич Ж.Ньюлендс анх удаа тухайн үед мэдэгдэж байсан элементүүдийг атомын жинг нэмэгдүүлэх дарааллаар нь байрлуулжээ. Энэхүү байгалийн дараалал нь үелэх хуулийг нээх, үелэх системийн бүтцийг хөгжүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулсан.

Гэсэн хэдий ч гурван тохиолдолд атомын жингийн өсөлтийг зөрчсөн: кобальт нь никельээс хүнд, теллур нь иодоос, аргон нь калиас илүү хүнд байсан. Зарим судлаачдын үзэж байгаагаар ийм "гажиг" нь үечилсэн хуулийн үндсийг сүйрүүлсэн. Д.И.Менделеев өөрөө эрт орой хэзээ нэгэн цагт тайлбар авах болно гэж итгэж эдгээр "гажиг" -д тийм ч чухал ач холбогдол өгөөгүй. Энэ бол үнэндээ болсон явдал юм. Гэсэн хэдий ч хэрэв гурав биш, харин илүү олон "гажиг" байсан бол элементүүдийн шинж чанарын үечилсэн өөрчлөлтийн үзэгдлийн тухай мэдэгдэл тийм ч тодорхой биш байх болно. Гэвч байгаль нь тэдний тоог хязгаарласан нь үнэн юм.

A r = 1/100( aA 1 + бА 2 + cA 3 ...),

Хаана А, б, -тай– массын тоо бүхий изотопуудын “плиад” дахь агуулга (%) А 1 , А 2 , А 3... тус тус. Хүснэгтээс харахад аргон дахь изотоп нь огцом давамгайлдаг А= 40, харин кали нь асаагууртай байдаг А= 39. Бусад “гажиг хосууд”-ын хувьд ижил зураг ажиглагдаж байна ( А= 59 – кобальт болон А= 58 - никелийн хувьд; А= 130 – теллурын хувьд ба А= 127 - иодын хувьд). Энэ шалтгааны улмаас өмнөх элементүүдийн атомын масс нь дараачийнхаас их байна.

Тогтвортой изотопуудын массын тоо ба тэдгээрийн харьцангуй элбэг дэлбэг байдал

Анхаарна уу. Изотопгүй элементүүд, түүнчлэн "pleiad" дахь хамгийн түгээмэл изотопыг тодоор тодруулсан.

IN 1911–1914 он атомын цөмийн электрон загварыг Э.Резерфорд-Н.Бор боловсруулж, А.Ван ден Брук, Г.Мозели нар нотолсон. серийн дугаарүелэх систем дэх элементийг тоогоор цэнэгтэй тэнцүүтүүний атомын цөм. Үүний үр дүнд энэ нь тодорхой болсон: атомын жингийнхээ өсөлтийн дарааллаар байрлуулсан хэд хэдэн химийн элементүүд бараг төгс ("гажиг" -аас бусад нь) монотон өсөлтөд тохирсон элементүүдийн дараалалтай давхцаж байв. З.

Энэхүү гайхалтай давхцлын шалтгаан нь дэлхий дээр байгаа элементүүдийн изотопын найрлагын "тогтмол" байдалд оршдог. Хувьслын эхэн үед энэ найрлага өөр байсан гэдгийг бид аль хэдийн тэмдэглэсэн. Гэсэн хэдий ч энэ нь орчин үеийнхээс эрс ялгаатай байж чадахгүй. Иймээс тогтвортой изотопуудын анхны элбэг дэлбэг байдал нь астрофизикийн үзэл баримтлалын хүрээтэй холбоотой үндсэн үйл явдлуудтай холбоотой үйл явцын үр дүн байв. Илүү нарийн, элементүүдийн гарал үүслийн асуудалтай.

1920-иод онд. Элементүүд үүсэх нь оддын агаар мандалд маш өндөр температур, даралтын нөхцөлд үүсдэг гэсэн санааг илэрхийлсэн. Хожим нь тэд хөгжиж эхэлсэн ерөнхий онолуудэлементүүдийн гарал үүсэл. Тэдний нэг нь 1948 онд Р.Альфер, Г.Боте, Г.Гамов нарын санал болгосон бөгөөд элементүүдийн нийлэгжилт нь "тэсрэлт"-ийн үр дүнд бий болсон гэж үзсэн. нейтрон од. Гарсан нейтронууд нь протон ба электрон болж задарсан. Протон ба электронуудыг илүү төвөгтэй системд бүлэглэсэн - янз бүрийн элементийн атомууд. Онолын зохиогчдын үзэж байгаагаар нейтроныг дараалан барьж авах замаар баб – - үүссэн атомуудын задрал нь асар олон тооны цацраг идэвхт, тогтвортой изотопуудыг, түүний дотор одоо дэлхий дээр байгаа изотопуудыг бий болгосон. Түүнээс гадна бүхэл бүтэн синтезийн процесс 15 минутын дотор дууссан (!). Гэсэн хэдий ч энэхүү ганган онол нь үндэслэлгүй болж хувирав. Тиймээс изотопууд А= 5 ба 8 (дашрамд хэлэхэд тэд хүснэгтэд байхгүй) маш тогтворгүй тул цөмүүд нь дараагийн нейтроныг барьж амжихаас өмнө ялзардаг.

Элементүүдийн нийлэгжилт нь одод, тэдгээрийн хувьслын янз бүрийн үе шатанд байнга явагддаг нь одоо батлагдсан. Төрөл бүрийн цөмийн урвалын улмаас тодорхой изотопууд үүсдэг. Дэлхий дээрхээс мэдэгдэхүйц ялгаатай сансрын элбэг дэлбэг элементүүдийн талаар нэлээд сэтгэл ханамжтай тайлбарыг авсан. Тиймээс сансарт устөрөгч ба гели давамгайлдаг. Гэсэн хэдий ч өсөх тусам Зэнэ ялгаа багасна.

Дэлхий дээрх элементүүдийн орчин үеийн изотоп найрлагын "хүрээ" нь олон тэрбум жилийн өмнө баригдсан бөгөөд түүний "дуусгах" нь манай гаригийн түүхэнд болсон үйл явцтай аль хэдийн холбоотой байдаг.

Эцэст нь хэлэхэд нэг чухал нэр томъёоны "нюанс"-д анхаарлаа хандуулцгаая. "Изотоп" гэсэн ойлголт нь хэзээ хууль ёсны юм бид ярьж байнатодорхой утгатай атомын зүйлийн тухай З. Хэрэв төрөл зүйл нь ялгаатай бол З, дараа нь энэ тохиолдолд"изотоп" нэрийг ашиглах нь хангалттай үндэслэлгүй (эцэст нь үечилсэн системийн өөр өөр эсүүдэд байрлах атомын төрлийг харьцуулсан болно).

Өнөө үед Америкийн физикч Т.Команы 1947 онд нэвтрүүлсэн “нуклид” гэсэн нэр томьёо өргөн тархсан: “Цөмийнхөө найрлагаар тодорхойлогддог атомын төрөл, ялангуяа агуулагдах протон, нейтроны тоогоор тодорхойлогддог. Дээрх хүснэгтэд "изотопууд" гэсэн үгийг "нуклид" гэж сольж болно. Гэсэн хэдий ч, энэ орлуулалт нь дараагийн бүх үндэслэлд нөлөөлөхгүй.

АШИГЛАСАН Уран зохиол

1. Астон Ф. Масс спектр ба изотопууд. М .: Гадаадын хэвлэлийн газар. уран зохиол, 1948.
2. Вялцев А.Н., Кривомазов А.Н., Трифонов Д.Н..
3. Шилжилтийн дүрэм ба изотопийн үзэгдэл. М .: Атомиздат, 1976., Кривомазов А.Н., Лисневский Ю.И.Химийн элементүүд ба нуклидууд. Нээлтүүдийн онцлог. М.: Атомиздат, 1980 он.
4. Шилжилтийн дүрэм ба изотопийн үзэгдэл. М .: Атомиздат, 1976.Элементүүдийн үечилсэн систем. Хүснэгт дэх түүх. М .: УИХ-ын гишүүн ВХО им.
5.Д.И.Менделеева, 1992, х. 46.Воронцова Е.Р. . Атомын жин. Хөгжлийн түүхтуршилтын аргууд
6. . М .: Наука, 1984 он.Лисневский Ю.И . Атомын жин ба илрэлцөмийн физик
7. . М.: Наука, 1984 он.Ранкама К
8. . Геологи дахь изотопууд. М .: Гадаадын хэвлэлийн газар. уран зохиол, 1956.Гайсинский М.Н.
9. . Цөмийн хими ба түүний хэрэглээ. М .: Гадаадын хэвлэлийн газар. уран зохиол, 1962.Трифонов Д.Н.

. "Аномаль" түүх. Хими, 1996, No 26, 28.

Хай

F (фтор) Al (хөнгөн цагаан) P (фосфор) Si (цахиур) Ca (кальци) Co (кобальт) Cu (зэс) Cd (кадми) Hg (мөнгөн ус) Rn (родон) Ra (радиум) U (уран) U ( уран) Np (нептун) Pu (плутони)

Бид хүснэгтээс олдог. 26.1 ба 26.2 утгууд:

атомын масс 1 H 2: 2.01410 amu,

протоны масс: 1.00728 аму,

нейтроны масс: 1.00866 аму,

электрон масс: 0.00055 аму

Цөмийн масс 1 H 2 = (атомын масс 1 H 2) – (электрон масс) =

2.01410 – 0.00055 = 2.01355 аму;

(протоны масс + нейтроны масс) = 1.00728 + 1.00866 =

2.01594 ам

Таны харж байгаагаар 2.01594 > 2.01355! Цөмийг бүрдүүлдэг нуклонуудын масс ба цөмийн өөрийн массын хоорондох ялгааг гэнэ. .

массын согогАсуудал 26.4. Массын согогийг тооцоолох, холбох энерги батодорхой энерги

гелийн цөмийн холбоо 2 He 4 (MeV-ээр). ЗАтомын масс нь цөмийн масс ба массын нийлбэр юм

электронууд: = т аТ би + Þ т аЗм э I.

= t a – Zm e

Дараа нь үндсэн массын согог нь дараахтай тэнцүү байна. т а = Д(Zm p +)А-З – (м н) =

= З(t a – Zm e + м х) + (Zm p +)А-З – өөрөөр хэлбэл

т а. t a – Zm e + м х = т аУстөрөгчийн атом 1 H 1 нь зөвхөн "протон + электрон" гэдгийг анхаарч үзээрэй. т аН, хаана

Дараа нь үндсэн массын согог нь дараахтай тэнцүү байна. т а = H нь устөрөгчийн атомын масс 1 H 1 . Дараа нь массын согогийн томъёо нь дараах хэлбэртэй болно.Зм + (Zm p +)А-З – электронууд:. (26.3)

n З = 2, А(26.3) томьёог өөрийн тохиолдол дээрээ хэрэглэцгээе.

Дараа нь үндсэн массын согог нь дараахтай тэнцүү байна. т а = 2= 4, бид олж авнаЗм + (4 – 2)А-З – электронууд:.

м 1 H 1 ба 2 He 4 устөрөгчийн атомын массыг хүснэгтэд үзүүлэв. 26.2, нейтроны массын утгыг хүснэгтэд үзүүлэв. 26.1. Томъёонд орлуулъятоон утгууд

Дараа нь үндсэн массын согог нь дараахтай тэнцүү байна. т амөн бид авдаг

= 2×1,00783 + (4 – 2)×1,00866 – 4,00260 » 0,03038 аму Өглөөний 1 цаг гэдгийг санацгаая. =

(g) = кг. т аД-г орчуулъя т акг хүртэл: D

= 5.05×10 – 29 кг.

Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё.Э sv = D 2 , (26.4)

Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё. ts

St = 5.05×10 –29 кг × (3.0×10 8 м/с) 2 "4.55×10 –12 Ж.

Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё.Жоульыг электрон вольт болгон хөрвүүлье: sv =

(26.2) томъёог ашиглан бид тусгай холболтын энергийг олно.

7.1 МэВ.

Хариулах:D т а» 0.03038 аму; Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё.гэрэл » 28.4 МэВ; Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё.цохилт » 7.1 МэВ.

ЗОГС! Өөрөө шийд: A5–A7, B6–B8.

Асуудал 26.5.Эрчим хүч ялгардаг эсвэл шингэдэг цөмийн урвал 7 N 14 + 2 He 4 ® 8 O 17 + 1 H 1?

Шийдэл. Асуудлын асуултанд хариулахын тулд энэ нь байгаа эсэхийг олж мэдэх шаардлагатай системийн массурвалын үр дүнд. Урвалын өмнөх атомын масс

Урвалын дараа атомын масс:

18,00696 > 18,00567.

Энэ нь эрчим хүч нэмэгдсэн гэсэн үг юм: Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё. 2 > Одоо дараах томъёогоор холбох энергийг олъё. 1, тиймээс урвал явагдахын тулд "гадаад" энерги нэмэгдэх ёстой. Мөн урвалын явцад энэ нэмэлт энерги шингээгдэх болно: энэ нь системийн массыг нэмэгдүүлэх болно.

Хариулах: Эрчим хүч шингэсэн.

ЗОГС! Өөрөө шийд: Асуулт 9.

Асуудал 26.6. 7 N 14 + 2 He 4 ® 8 O 17 + 1 H 1 цөмийн урвалд хэр их энерги шингээх вэ?

Шийдэл. Шингээсэн энерги нь системийн массыг нэмэгдүүлэхэд зарцуулсан энерги юм. E =Д sv = D 2 .

Утга D т аүр дүнг ашиглан олж болно өмнөх даалгавар:

Дараа нь үндсэн массын согог нь дараахтай тэнцүү байна. t = 18.00696 – 18.00567 » 1.29×10 –3 ам.

a.u.m гэж орчуулъя. килограммаар:

Дараа нь үндсэн массын согог нь дараахтай тэнцүү байна. t = кг.

E =Д sv = D 2 = 2.14×10 –30 × (3.0×10 8 м/с) 2 » 1.93×10 –13 Ж.

Энэ энергийг электрон вольт болгон хувиргацгаая.

E = eV = 1.2 МэВ.

Хариулах: E =Д sv = D 2 » 1.2 МэВ.

ЗОГС! Өөрөө шийд: B10, C1, C2.

Асуудал 26.7.Хамгийн бага кинетик энергийг ол Вдейтерийн цөмийг протон ба нейтрон болгон "эвдэх" чадвартай протон руу.

Шийдэл.

Уншигч: Энэ бол энгийн: В k = D sv = D 2 хаана Д Т -Дейтерийн цөмийн массын согог.

Зохиогч: Үнэхээр тийм биш. Эцсийн эцэст, хуваагдлын "хэсэг" - протон ба нейтрон нь тодорхой хурдтай байх болно, энэ нь тэдгээр нь хурдтай байх болно гэсэн үг юм. кинетик энерги. Үүнээс гадна мөргөлдөөний дараа "орж ирж буй" протон тодорхой хурдтай байх болно.

Болъё анхны хурдпротон υ 0 . Цөмтэй харьцах үйл явцыг хоёр үе шатанд хувааж үзье: эхлээд цөм нь протоныг барьж, түүнтэй нэг бүхэл болж, дараа нь 2 протон, 1 нейтрон гэсэн гурван хэсэг болгон задалдаг.

Нэг үндсэн ойлголтуудхими - бараг бүх химийн тооцоонд хэрэглэгддэг элементийн атомын масс. Атомын массыг тооцоолох чадвар нь ихэвчлэн сургуулийн сурагчид болон ирээдүйд химийн чиглэлээр суралцахаар төлөвлөж буй хүмүүст хэрэгтэй болно. Гэсэн хэдий ч тооцоолох томъёо атомын массболомжгүй болтлоо энгийн.

Тодорхойлолт ба томъёо

Атомын масснь атомыг бүрдүүлдэг бүх протон, нейтрон, электронуудын массын нийлбэр юм. Протон ба нейтроны масстай харьцуулахад электронуудын масс нь өчүүхэн тул тооцоололд электроныг тооцдоггүй. Нейтрон ба протоны массыг хязгааргүй 27 тоогоор тооцдог тул сөрөг зэрэг, дараа нь тооцоо хийхэд хялбар болгохын тулд харьцангуй атомын массыг ашигладаг бөгөөд үүнийг нүүргүй атомын нэгжээр илэрхийлдэг.

Атомын массын нэгж- Энэ харьцангуй үнэ цэнэ, цөм нь 6 нейтрон, 6 протон агуулсан нүүрстөрөгч-12 цөмийн массын 1/12-тай тэнцүү. Тиймээс атомын массыг тодорхойлох томъёо дараах байдалтай байна.

Масс = нейтроны тоо + протоны тоо.

Энэ томъёог ашиглан химийн элементүүдийн бие даасан изотопуудын атомын массыг тооцоолно. Энэ нь уран-238-ын масс 238 аму, харин уран-235-ын массын тоо 235 гэсэн үг. Энэ химийн элемент нь ерөнхийдөө изотопоор баялаг тул 232, 233, 234, 235 масстай ураны цөмүүд байдаг. 236 ба 238. Энэхүү олон янз байдлыг үл харгалзан уран-238 нь байгаль дээрх нийт ураны 99%-ийг эзэлдэг тул атомын тооны дундаж утгыг тооцвол ураны химийн элемент нь 238.029 атомын жинтэй байна.

Тиймээс атомын масс ба дундаж атомын жингийн ялгааг ойлгох нь чухал юм.

• атомын масс - тодорхой изотопын нейтрон ба протонуудын нийлбэр (үргэлж бүхэл тоо);
• атомын жин - байгальд тохиолддог бүх изотопуудын атомын массын арифметик дундаж (ихэвчлэн бутархай тоо).

Өөр нэг жишээ

Устөрөгч бол орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг элемент юм. Устөрөгчийн 99% нь протиум буюу устөрөгч-1 бөгөөд зөвхөн 1 протон агуулдаг. Түүнчлэн изотопууд байдаг: дейтерий эсвэл устөрөгч-2, тритий эсвэл устөрөгч-3. Эдгээр изотопууд нь 2 ба 3 атомын масстай боловч байгальд маш ховор байдаг тул устөрөгчийн атомын жин 1.00784 байна.

Атомын массыг олох

Тодорхойлох атомын дугаарүечилсэн хүснэгтийг ашиглан сонгосон элементийн хувьд. Хүснэгт дэх элементийн дугаар нь цөм дэх протоны тоотой үргэлж таарч байна. Жишээлбэл, дээр дурдсан устөрөгч нь хүснэгтийн эхний дугаартай бөгөөд зөвхөн 1 протон агуулдаг. Доорх хүснэгтэд элементийн дундаж атомын жинг үргэлж харуулдаг бөгөөд үүнийг тооцоолохдоо хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл дугуйрсан байх ёстой.

Эхлээд атом дахь протон ба электронуудын тоо, түүний атомын массын талаархи бүх мэдээллийг харуулдаг. Тийм ч учраас дотор сургуулийн даалгаварАтомын массыг тодорхойлохын тулд үечилсэн хүснэгтийг ашиглахад хангалттай бөгөөд тусгай тооцоолол хийхгүй.

Ихэвчлэн химийн хичээл дээр тавьдаг урвуу асуудал: тодорхой изотоп дахь нейтроны тоог хэрхэн тодорхойлох вэ? Энэ тохиолдолд энгийн томъёог хэрэглэнэ:

Нейтроны тоо = атомын масс - атомын дугаар.

Жишээлбэл, устөрөгчийн атом-1 нь нейтрон агуулдаггүй, учир нь атомын тоо нь нэгтэй тэнцүү байдаг. Гэхдээ трити нь аль хэдийн нэг протон, хоёр нейтронтой устөрөгч юм. Тритиум нь тогтворгүй изотоп юм. Энэ нь гелийн атомуудад амархан задардаг. чөлөөт электронуудболон антинейтрино нь тодорхой хэмжээний энерги ялгаруулдаг. Тогтворгүй изотопуудцацраг идэвхт гэж нэрлэдэг.

Нэг жишээ авч үзье

Атомын массыг тодорхойлох

Атомын дугаар 8-тай химийн элемент болох хүчилтөрөгчийг авч үзье үечилсэн хүснэгтМенделеев. Энэ нь хүчилтөрөгчийн цөмд 8 протон, мөн тойрог замдаа 8 электрон байдаг гэсэн үг юм. Хүснэгтэнд үзүүлсэн атомын масс нь 16 а. e. m, тооцоолохын тулд бидэнд тооны машин хэрэггүй. Энэ мэдээллээс бид хүчилтөрөгчийн атом 8 нейтрон агуулдаг болохыг тодорхойлж болно. Гэсэн хэдий ч нейтроны тоо гадаад нөхцөл байдлаас шалтгаалан амархан өөрчлөгдөж болно.

Хэрэв хүчилтөрөгч нэг нейтрон алдаж эсвэл нэмэгдвэл атомын масс нь өөрчлөгддөг шинэ изотопыг олж авна. Тооцоологч ашиглан та хүчилтөрөгчийн янз бүрийн изотопуудын массын тоог тооцоолж болох боловч энэ асуултын хариултыг нэрэндээ багтаасан болно. Байгальд хүчилтөрөгчийн 3 тогтвортой изотоп байдаг: хүчилтөрөгч-16, хүчилтөрөгч-17, хүчилтөрөгч-18. Сүүлийн хоёр нь цөмд "нэмэлт" нейтронтой.

Үүнээс гадна хүчилтөрөгчийн тогтворгүй изотопууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хагас задралын хугацаа нь хэдэн минутаас наносекунд хүртэл байдаг.

Дүгнэлт

Массын тоо - чухал параметртэдгээрийг тооцоолох аливаа элемент молийн массявуулах үед химийн урвал. Гэсэн хэдий ч массын тоог Менделеевийн үелэх системд байнга зааж өгдөг тул манай тооцоолуур нь химийн гайхалтай шинжлэх ухааныг дөнгөж судалж эхэлж буй сургуулийн хүүхдүүдэд хэрэг болно.