İLE Bilindiği gibi izotoplar, çekirdeği aynı sayıda proton içeren bir kimyasal elementin atom çeşitleridir ( Z) ve çeşitli – nötronlar ( N). Toplam A = Z + N– kütle numarası – hizmet eder en önemli özellik izotop. İzotop olgusu Aralık 1913'te İngiliz radyokimyacı F. Soddy tarafından sonun radyoaktif elementlerinde keşfedildi. periyodik tablo. Daha sonra kararlı elementlerde keşfedildi. İzotopların tarihi hakkında daha fazla bilgi için çalışmalara bakın.

Doğal radyoaktif izotoplar üç "aileye" ayrılır; bunların ataları uzun ömürlü toryum-232, uranyum-238 ve uranyum-235'tir (yarı ömürleri milyarlarca yılla ölçülür). “Aileler” kararlı kurşun izotoplarıyla tamamlanır ( Z= 82) sn A= sırasıyla 208, 206 ve 207. Boşluklarda elementlerin kısa ömürlü izotopları vardır. Z= 81–92, “zincirlerle” bağlı a - ve b -çürümeler. "Ailelerin" toplam üye sayısı (kararlı kurşun atomu türleri hariç) 41'dir.

Çeşitli nükleer reaksiyonlar yoluyla 1.600'den fazla yapay izotop sentezlendi. Z 1'den 112'ye kadar (ve bazı elementler için 20'den fazla).

İlgileneceğimiz konu kararlı izotoplar olacak. Keşiflerinin ana kredisi İngiliz fizikçi F. Aston'a aittir. 1919'da asal gaz neonunun (atom ağırlığı 20,2), atom ağırlığı 20 ve 22 olan iki izotopun karışımı olduğunu tespit etti. Bilim adamı on beş yıl boyunca araştırma yaptı ve 210 izotopu keşfetti. kararlı izotoplarçoğu element. Önemli bir katkı Amerikalı bilim adamı A. Dempster'a aittir - 37 izotop. Çalışmaya başka araştırmacılar da katıldı, ancak çoğu kendilerini bir veya iki yeni atom tipini tanımlamakla sınırladı. Önemli bir olay, 1929'da oksijen izotoplarının keşfiydi. A, 17 ve 18'e eşit, W. Dzhiok ve G. Johnston (ABD); Aston daha önce yalnızca 16 O'nun var olduğuna inanıyordu. Oksijenin üç izotopunun varlığı, atom ağırlığı ölçeğinin seçimini etkiledi. 1932'de G. Urey, F. Brickwedde ve G. Murphy (ABD), ağır bir hidrojen izotopu olan döteryum keşfettiler. A= 2. Vanadyum-50 en son keşfedilendir (1949).

Kararlı izotoplara ilişkin bilgiler tabloda verilmiştir (bkz. s. 2). Bazıları yıldız işaretiyle işaretlenmiştir (potasyum-40, vanadyum-50, rubidyum-87, indiyum-115, antimon-123, lantan-138, seryum-142, neodimyum-144, samaryum-147, lutesyum-176, renyum - 187, platin-190 ve kurşun-204): içlerinde bulunur (veya teorik olarak mümkündür) B -radyoaktivite veya A -radyoaktivite (Ce, Nd, Sm, Pt) çok uzun dönemler(> 10 15 yıl). Ancak aslında istikrarlı olarak kabul edilebilirler. Tablo ayrıca Dünya'da oldukça büyük miktarlarda bulunan toryum ve uranyumun radyoaktif izotoplarını da içermektedir.

Benzer bir tablo yalnızca birkaç özel monografide verilmiştir. Kararlı izotoplarla ilişkili modellerin analizi, bazen izotop istatistikleri olarak adlandırılan özel bir disiplindir.

Tablo, sayısı farklı elementlere göre büyük ölçüde değişen 282 kararlı izotop içerir. Tek bir tip, tek sayılarla 21 elementin karakteristiğidir. Z(berilyum istisnadır) Z= 4). 20 elementin iki izotopu vardır ve bunların da tek sayıları vardır Z(helyum hariç Z= 2 ve karbon s Z= 6). Altı element (oksijen, neon, magnezyum, silikon, argon ve potasyum) üç izotopla temsil edilir; diğer tüm elementler eşit izotoplarla temsil edilir. Z 4 ila 10 izotop vardır. “Rekor sahipleri” kadmiyum ve tellür (her biri 8 izotop), ksenon (9) ve kalaydır (10). Tabloda öğeler eksik Z= 43 (teknetyum) ve Z= 61 (prometyum). Kararlı izotopları yoktur ve nükleer reaksiyonlar kullanılarak yapay olarak üretilirler. İzotoplar A, 5 ve 8'e eşit.

Çoğu izotopun (173) çift sayıları vardır A ve neredeyse hepsinin atom çekirdeğinde eşit miktarda bulunur Z Ve N. Tek olan izotoplar A belirgin şekilde daha az (109). Eşit olan elemanlar için Z tek sayılı ikiden fazla izotop yoktur A(istisna – Ar ile Z= 18 ve Ce s Z= 58, tüm izotopları çifttir A).

Belirli bir değere sahip bir elementin izotoplarının koleksiyonu Z(birden fazla varsa) “pleiad” olarak adlandırılır. “Pleiad”daki bireysel izotopların prevalansı farklıdır. Periyodik tablonun “hafif” temsilcileri için ( Z < 32) при четных Z baskın olan izotoplar daha küçük değerler A. Sonraki elementlerde ise tam tersine doğa daha yüksek değerli izotopları tercih eder. A. Tek sayılı iki izotopun Z daha yaygın olan ise A az.

Genel olarak resim bu şekilde. Hidrojenden nikele kadar olan elementler için ( Z= 28) bir izotopun keskin bir şekilde artan bolluğu vardır. Büyük değerler için Z Her ne kadar "ülker"deki izotopların içeriği farklılık gösterse de (bazen oldukça önemli ölçüde), mutlak "liderlik" faktörü artık görünmüyor.

Doğada en yaygın elementler şunlardır: yer kabuğunun ağırlıkça %'si: oksijen (47), silikon (29,5), alüminyum (8,05), demir (4,65), kalsiyum (2,96), sodyum (2,5), potasyum (2.5) ve magnezyum (1.87). Toplam içerikleri %99'dan fazladır. Bu nedenle geri kalanlar %1'den daha azını oluşturmaktadır.

Bu "sekiz"den alüminyum ve sodyum tek tip atomla (27 Al ve 23 Na) temsil edilir; diğerlerinde izotoplardan biri keskin bir şekilde baskın içeriğe sahiptir (16 O, 28 Si, 56 Fe, 40 Ca, 39 K, 24 Mg). Dolayısıyla listelenen izotoplar, tüm "katı dünyanın" gerçekte inşa edildiği malzemedir. Atmosferin ana “bileşenleri” 14 N ve 16 O'dur. Son olarak, su alanı aynı oksijen izotopu ile hafif bir hidrojen izotopunun (1 H) birleşimidir. Hidrojen, oksijen, karbon ve nitrojen ile birlikte tüm bitki ve hayvan organizmalarında bulunur ve bu nedenle özel bir element grubuna ayrılırlar - organojenler.

Böylece inorganik ve organik doğanın sonsuz çeşitliliğinden yalnızca on kararlı izotopun kesin olarak sorumlu olduğu ortaya çıktı.

PNeden Dünya'da bulunan elementlerin neredeyse yarısı yalnızca bir veya iki tür atomla temsil ediliyor? “Ülker”deki bireysel izotopların içerikleri neden kural olarak önemli ölçüde farklılık gösteriyor? Son olarak doğa neden eşit değerli atom çeşitlerini tercih ediyor? Z? Benzer soruların listesine kolaylıkla devam edilebilir. Teorik nükleer fizik bunlara değişen derecelerde tamlıkla yanıtlar sağlar. Tabii ki, bu makale çerçevesinde bu imkansız bile genel taslak bunların özünü belirtin. Bu bağlamda, kararlı izotopların "istatistiklerini" büyük ölçüde belirleyen yalnızca bir ama çok önemli modeli dikkate almakla kendimizi sınırlayacağız.

Nükleer fizikte bir kavram var "izobarlar"– aynı özelliğe sahip atom çeşitleri A, ama farklı Z Ve N. 1934'te Alman bilim adamı J. Matthauch şu kuralı formüle etti: iki izobar Z değerlerinde 1 farklılık gösterirse, bunlardan birinin kararsız olması gerekir. Örneğin, 40 Ar-40 K izobar çiftinde ikincisi radyoaktiftir. Bu kural “izotop istatistiklerinin” bazı özelliklerine açıklık getirmeyi mümkün kılar.

Öğeler neden Z= 43 ve 61 kararlı izotoplar değil mi? Prensipte bir veya iki tane olabilirler dayanıklı türler atomlar. Bununla birlikte, teknesyum ve prometyuma bitişik elementler (sırasıyla molibden ve rutenyum, neodimyum ve samaryum) doğada geniş bir aralıkta çok sayıda izotopla temsil edilir. A. İzobar kuralına göre olası değerler Aİçin Z= 43 ve 61 “yasak” çıkıyor. Teknesyum ve prometyum izotopları sentezlendiğinde, çoğunun düşük yaşam beklentisiyle karakterize olduğu ortaya çıktı.

Tabloda yıldız işaretiyle işaretlenen izotoplar, komşu elementlerin izotoplarıyla izobarik çiftler oluşturur (örneğin, 87 Pb ile 87 Sr, 115 In ile 115 Sn, vb.), ancak bunlar çok küçük bir dereceye kadar radyoaktiftir.

Dünyanın evrimsel gelişiminin şafağında, çeşitli elementlerin izotoplarının bolluğu modern olanlardan farklıydı. Nispeten uzun yarı ömre sahip birçok radyoaktif izotop da mevcuttu. Yavaş yavaş diğer elementlerin kararlı izotoplarına dönüştüler, bu nedenle “ülker” içindeki içerikleri değişti. Yalnızca “birincil” toryum-232, uranyum-238 ve uranyum-235 korunmuştur, aynı zamanda bunların dünya kaynakları milyarlarca yılda azaldı. Eğer bu kadar uzun ömürlü olmasaydı, izotopları radyoaktif “aileleri” oluşturan “ikincil” elementler artık mevcut olmayacaktı. Bu durumda periyodik tablonun doğal üst sınırı bizmut olacaktır. Z = 83.

Böylece izobar kuralı bir nevi “sıralama” rolü oynadı. Kısa ömürlü atom çeşitlerini "ayıkladı", elementlerin orijinal izotopik bileşimini değiştirdi ve sonuçta tabloda sunulan "kararlı izotoplar dünyası" resminin nihai oluşumuna katkıda bulundu.

J. Dalton tarafından kimyasal atomizmin yaratılmasından bu yana, atom ağırlığı (kütle) uzun süredir bir elementin tek temel niceliksel özelliği olmuştur. Dikkat gerektiren birçok unsur için belirlenmesi deneysel araştırma ve belirli bir “referans noktasının” seçimine bağlıydı - atom ağırlıkları ölçeği (oksijen O = 16 veya hidrojen H = 1). 1864 yılında İngiliz kimyager J. Newlands ilk olarak o dönemde bilinen elementleri artan atom ağırlıklarına göre sıraladı. Bu doğal dizilim, periyodik yasanın keşfedilmesine ve periyodik tablonun yapısının geliştirilmesine önemli ölçüde katkıda bulunmuştur.

Ancak üç durumda atom ağırlığındaki artış ihlal edildi: kobalt nikelden daha ağırdı, tellür iyottan daha ağırdı ve argon potasyumdan daha ağırdı. Bazı araştırmacıların inandığı gibi bu tür "anormallikler" periyodik yasanın temellerini baltaladı. D.I. Mendeleev, er ya da geç bir açıklama alacaklarına inanarak bu "anormalliklere" ciddi bir önem vermedi. Gerçekte olan budur. Bununla birlikte, eğer üç değil, daha fazla "anormallik" olsaydı, o zaman elementlerin özelliklerinde periyodik değişiklikler olgusunun ifadesi o kadar açık olmazdı. Ancak gerçek şu ki, doğa onların sayısını sınırlamıştır.

Ar = 1/100( aA 1 + bA 2 + CA 3 ...),

Nerede A, B, İle– kütle numaralarına sahip izotopların “ülkesindeki” içerik (% olarak) A 1 , A 2 , A 3...sırasıyla. Tablodan görülebileceği gibi, argonda keskin bir şekilde baskın olan izotop A= 40, potasyum ise daha hafiftir A= 39. Aynı tablo diğer “anormal çiftler” için de gözlenmektedir ( A= 59 – kobalt için ve A= 58 – nikel için; A= 130 – tellür için ve A= 127 – iyot için). Bu nedenle çiftler halinde önceki elementlerin atom kütleleri sonrakilerin atom kütlelerinden daha büyük olur.

Kararlı izotopların kütle sayıları ve bunların bağıl bolluğu

Not. Hiçbir izotopu olmayan elementlerin yanı sıra "Ülker"deki en yaygın izotop kalın harflerle vurgulanmıştır.

İÇİNDE 1911–1914 E. Rutherford - N. Bohr tarafından atomun nükleer-elektronik modeli geliştirildi ve A. Van den Broek ve G. Moseley şunu kanıtladı: seri numarası periyodik tablodaki elementin sayısal olarak şarja eşit atomunun çekirdeği. Sonuç olarak, şu açık hale geldi: atom ağırlıklarına göre artan sırada düzenlenmiş bir dizi kimyasal element, neredeyse mükemmel bir şekilde (“anormallikler” hariç) monotonik bir artışa karşılık gelen elementlerin dizisi ile çakıştı. Z.

Bu şaşırtıcı tesadüfün nedeni, Dünya'da bulunan elementlerin izotopik kompozisyonunun "sabitliği"nde yatmaktadır. Evriminin başlangıcında bu bileşimin farklı olduğunu daha önce belirtmiştik. Ancak modern olandan keskin bir şekilde farklı olamazdı. Sonuç olarak, kararlı izotopların başlangıçtaki bolluğu, astrofizik kavramları alanındaki temel olaylarla ilişkili süreçlerin sonucuydu. Daha doğrusu elementlerin kökeni sorunuyla.

1920'lerde. Elementlerin oluşumunun yıldızların atmosferinde çok yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında meydana geldiği yönünde fikirler dile getirildi. Daha sonra gelişmeye başladılar genel teoriler elementlerin kökeni. Bunlardan biri, 1948'de R. Alfer, G. Boethe ve G. Gamow tarafından önerilen, elementlerin sentezinin bir "patlama" sonucu meydana geldiğini varsayıyordu. nötron yıldızı. Açığa çıkan nötronlar protonlara ve elektronlara bozundu. Protonlar ve elektronlar daha karmaşık sistemler halinde (çeşitli elementlerin atomları) gruplandırılmıştı. Teorinin yazarlarına göre nötronları sıralı olarak yakalayarak ve B – - ortaya çıkan atomların bozunması, şu anda Dünya'da mevcut olanlar da dahil olmak üzere çok sayıda radyoaktif ve kararlı izotopun ortaya çıkmasına neden oldu. Üstelik tüm sentez süreci 15 dakikada(!) tamamlandı. Ancak bu zarif teorinin savunulamaz olduğu ortaya çıktı. Yani izotoplar A= 5 ve 8 (bu arada, tabloda yer almıyorlar) o kadar kararsızlar ki, çekirdekleri bir sonraki nötronu yakalamaya zaman bulamadan bozunuyorlar.

Artık yıldızlarda elementlerin sentezinin sürekli olarak ve evrimlerinin farklı aşamalarında meydana geldiği kanıtlanmıştır. Çeşitli nükleer reaksiyonlar nedeniyle belirli izotop setleri oluşur. Karasal olandan belirgin şekilde farklı olan elementlerin kozmik bolluğu oldukça tatmin edici bir açıklama aldı. Dolayısıyla uzayda hidrojen ve helyum hakimdir. Ancak arttıkça Z bu fark daha az belirgin hale gelir.

Dünyadaki elementlerin modern izotopik bileşiminin "çerçevesi" milyarlarca yıl önce inşa edilmiştir ve "bitirilmesi" zaten gezegenimizin tarihi boyunca meydana gelen süreçlerle ilişkilidir.

Sonuç olarak önemli bir terminolojik “nüansa” dikkat edelim. "İzotop" kavramı şu durumlarda meşrudur: hakkında konuşuyoruz belirli anlamları olan atom türleri hakkında Z. Türler farklı ise Z, sonra bu durumda"İzotop" isminin kullanımı yeterince haklı değildir (sonuçta periyodik tablonun farklı hücrelerinde bulunan atom türleri karşılaştırılır).

Günümüzde Amerikalı fizikçi T. Coman'ın 1947'de ortaya attığı "nüklid" terimi yaygınlaştı: "Çekirdeğinin bileşimi, özellikle içerdiği proton ve nötron sayısı ile karakterize edilen bir atom türü." Bu nedenle yukarıdaki tabloda "izotoplar" kelimesi "nüklidler" ile değiştirilebilir. Ancak bu değişiklik hiçbir şekilde sonraki akıl yürütmeyi etkilemeyecektir.

KULLANILMIŞ LİTERATÜR

1. Aston F. Kütle spektrumları ve izotoplar. M.: Yabancı yayınevi. edebiyat, 1948.
2. Vyaltsev A.N., Krivomazov A.N., Trifonov D.N..
3. Kaydırma kuralı ve izotop olgusu. M.: Atomizdat, 1976., Krivomazov A.N., Lisnevsky Yu.I. Kimyasal elementler ve nüklidler. Keşiflerin özellikleri. M.: Atomizdat, 1980.
4. Kaydırma kuralı ve izotop olgusu. M.: Atomizdat, 1976. Periyodik element tablosu. Tablolarda tarih. M.: MP VHO im.
5.D.I.Mendeleeva, 1992, s. 46. Vorontsova E.R.
6. . Atom ağırlığı. Deneysel yöntemlerin gelişim tarihi. M.: Nauka, 1984. Lisnevsky Yu.I . Atom ağırlıkları ve oluşumu nükleer fizik
7. . M.: Nauka, 1984. Rankama K
8. . Jeolojide izotoplar. M.: Yabancı yayınevi. edebiyat, 1956. Gaisinsky M.N.
9. . Nükleer kimya ve uygulamaları. M.: Yabancı yayınevi. edebiyat, 1962. Trifonov D.N.

. "Anormal" bir hikaye. Kimya, 1996, Sayı 26, 28.

D.N. TRİFONOV Kütle ölçümüne ilişkin deneylerin sonuçlarını ele alalım pozitif iyonlar

. Şek. 352, neon pozitif iyonların kütle spektrogramını göstermektedir. Spektrogram açıkça değişen yoğunlukta üç şerit göstermektedir. Şeritlerin yarığa olan mesafeleri karşılaştırılarak şeritlerin orantıdaki değerlere karşılık geldiği hesaplanabilir. Üç şeridin görünümü iyonların yükündeki farklılıklarla açıklanamaz. Bir neon iyonu birkaç taneyi aşmayan bir yük taşıyabilir. temel birimler . Şarj oranı olabilir, ancak değil . Çizgilerin aynı yükü taşıyan ancak farklı kütlelere sahip iyonlardan kaynaklandığı kabul edilmektedir. Neonun atom kütlesi 20,2'dir. Bu nedenle bir neon atomunun ortalama kütlesi . Çizgilere neden olan iyonların kütleleri eşittir . Neon elementinin kütle bakımından birbirinden farklı üç tür atomun karışımı olduğu sonucuna vardık. Çizgi kararmasının yoğunluğunu bir kütle spektrogramında karşılaştırarak bağıl miktarlar bulunabilir. farklı atomlar

doğal neonda. Kütleleri 20, 21 ve 22 olan neon atomlarının sayısı ile ilişkilidir.

Pirinç. 352. Neon kütle spektrogramı

Bir neon atomunun ortalama kütlesini hesaplayalım: Deneysel olarak bulunan neon atom kütlesi ile uyum, neon elementinin üç tür atomun karışımı olduğu fikrini doğrulamaktadır. Kütleleri 20, 21 ve 22 olan atomların oranının farklı kökenlerdeki neon örneklerinde (atmosferik neon, kayalar

Aynı elementin yalnızca kütleleri farklı olan atomlarına izotop denir. Aynı elementin tüm izotopları kimyasal özellikler bakımından aynıdır ve fiziksel özellikler bakımından çok benzerdir.

İzotopların varlığı yalnızca neonların bir özelliği değildir. Çoğu element iki veya daha fazla izotopun karışımıdır. İzotopik kompozisyon örnekleri Tablo'da verilmiştir. 11.

Tablo 11. Bazı elementlerin izotopik bileşimi

Tablodan da anlaşılacağı üzere. 11, tüm elementlerin izotop kütleleri bir tamsayı olarak ifade edilir atom birimleri ağırlık Bu önemli düzenliliğin anlamını § 225'te bulacağız. Doğru ölçümler, izotopların tamsayı kütleleri kuralının yaklaşık olduğunu göstermektedir. İzotop kütleleri, kural olarak, bütünlükten küçük sapmalar gösterir (ikinci ila dördüncü ondalık basamaklarda). Bazı problemlerde bütünlükten bu küçük sapmalar önemli bir rol oynar (örneğin bakınız, §226).

Ancak birçok amaç için, atomik kütle birimlerinin en yakın tam sayısına yuvarlanmış kütle değerlerinin kullanılması mümkündür. İzotop kütlesi ( atom kütlesi) en yakın tam sayıya yuvarlanmış sayıya kütle numarası denir.

Yukarıda, neon izotop bileşiminin sabitliğini ve izotoplarının özelliklerinin çoğunun neredeyse tamamen çakıştığını not ettik. Bu hükümler izotopu bulunan diğer tüm elementler için de geçerlidir.

İzotopları belirtmek için karşılık gelen elementin kimyasal sembolü, izotopun kütle numarasını gösteren bir işaretle sağlanır. Örneğin, - kütle numarası 17 olan bir oksijen izotopu, - kütle numarası 37 olan bir klor izotopu, vb. Bazen Mendeleev'in periyodik sistemindeki elementin seri numarası da aşağıda belirtilmiştir. vesaire.

Kütle spektrogramlarının incelenmesi, çekirdeklerin bileşiminin belirlenmesini mümkün kıldı. Ancak bunun ancak nötronlar keşfedildikten sonra mümkün olduğu ortaya çıktı (30'lu yılların başında) (§ 90) ve çekirdeklerin protonlardan ve nötronlardan - bir protonun kütlesine yakın bir kütleye sahip yüksüz parçacıklardan - oluştuğu ortaya çıktı. Proton ve elektronun yanı sıra spin de eşittir (birim cinsinden ve manyetik moment protonunkinden biraz daha azdır (elektronunkinden neredeyse 1000 kat daha azdır).

Nükleer fiziğin gelişiminin ilk döneminde çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğuna ve çekirdeğin yükünün olduğuna inanılıyordu. farka eşit proton sayısı ve elektron sayısı. Ancak deneysel veriler biriktikçe çekirdeğin yapısına ilişkin bu fikrin deneyimlerle çeliştiği ortaya çıktı.

Aslında atom çekirdekleri manyetik anlar proton ve nötronunkiyle aynı büyüklükte; Çekirdeklerin içinde manyetik momentleri 1000 kat daha büyük olan elektronların bulunduğunu varsayarsak bu açıklanamaz olacaktır. Çekirdeklerde elektronların varlığı varsayımı, spinlerinin deneysel olarak gözlemlenen değerleriyle de çelişmektedir.

Sovyet bilim adamı D. D. Ivanenko, benzer düşüncelere dayanarak, elektronların atom çekirdeğinin bir parçası olmadığını ve bu nedenle, şimdi genel olarak kabul edildiği gibi, bir çekirdeğin yükünün tamamen atom çekirdeği tarafından belirlendiğini (1932'de) ilk ortaya koyan kişi oldu. çekirdekteki proton sayısı.

Herhangi bir atomun çekirdeğindeki protonların sayısı, elementin atom numarasıyla çakıştığı ve proton ile nötronun kütleleri çok az farklı olduğu için, sonuç olarak çekirdekteki nötronların sayısı, atom numarasını (sayı) tamamlar. proton sayısı) atom ağırlığına, daha doğrusu kütle numarası denilen atom ağırlığı numarasına en yakın bütüne. Dolayısıyla herhangi bir atomun çekirdeği protonlardan ve nötronlardan oluşur. Böylece atom çekirdeğinin bileşimini açıklama görevi kesin tanımÖlçülen iyon kütlelerinden gerçek atom ağırlıkları.

Bazı elementlerin atom ağırlıkları bulundu kimyasal olarak, bazen tam sayıdan önemli ölçüde farklılık gösterir. Bunun nedeni, 1919'da Aston tarafından bu tür elementlerin kütle spektrogramları üzerine yapılan ilk çalışmalar sırasında ortaya çıktı: Aston, atom ağırlıkları tam sayılardan önemli ölçüde farklı olan elementlerin kütle spektrogramında en az iki ve çoğu zaman üç, dört veya daha fazlasını verdiğini keşfetti. daha fazla satır. Bu, bu tür elementlerin aslında kimyasal olarak aynı ancak ağırlıkları farklı olan atomların bir karışımı olduğu anlamına gelir. Atom çekirdeği olan aynı ücret, Ancak farklı kütle, izotoplar denir. Bu nedenle bir elementin izotop çekirdekleri aynı sayıda proton ve farklı sayıda nötrondan oluşur (çekirdekler aynı numara nötronlar ve farklı sayılar protonlara izotoplar denir).

Kütle spektrogramlarının incelenmesi, her durumda izotopların atom ağırlıklarının, tam sayılardan yalnızca bir birimin binde biri kadar farklı olan sayılarla ifade edildiğini gösterdi (bunun nedeni hafif fark izotopların atom ağırlığı bir tamsayı değerinden, yani izotopun kütle numarasından, § 113'te açıklanmaktadır). Dolayısıyla, örneğin kimyasal verilere göre atom ağırlığı 35,46 olan klor, atom ağırlıkları 35 ve 37 sayılarına çok yakın olan iki izotopun karışımıdır; sembollerle gösterilirler (klorun başka izotopları da vardır, ancak çekirdekleri kararsızdır). Argon'un atom ağırlıkları 36, 38 ve 40'a yakın izotopları vardır; Doğal bir karışımda bu izotoplar, argonun ortalama atom ağırlığını 39,9 vb. verir.

Bileşiklere kararlı (yani radyoaktif olmayan) izotoplara sahip kimyasal elementler dahil edilir ve her elementin karakteristik izotoplarının belirli bir doğal oranı her zaman korunur. Dolayısıyla magnezyum için doğal izotop bileşimi şu şekildedir: atom ağırlığına sahip %78,6 izotop atom ağırlığına sahip izotop ve atom ağırlığına sahip %11,3 izotop

Şu anda tüm elementlerin yalnızca bin kadar izotopu biliniyor. en ancak bunlar kararsız, radyoaktif izotoplardır. En büyük sayı Kararlı izotoplar çift atom numaralı elementlere sahiptir. Dolayısıyla molibden, cıva, baryum, neodimyum, iterbiyum (bu elementlerin hepsinin atom numaraları eşit) 7'ye sahip değil radyoaktif izotoplar, kadmiyum 8 ve kalay bile 10 kararlı izotoptur. Tek atom numaralı elementlerin tipik olarak ikiden fazla kararlı izotopu yoktur, geri kalanı radyoaktiftir. Tek atom numaralı elementlerin çoğunun (örneğin flor, sodyum, alüminyum, fosfor, kobalt vb.) yalnızca bir kararlı izotopu vardır.

Bazı durumlarda komşu elementlerin izotopları aynı kütle numaralarına ve dolayısıyla neredeyse aynı atom ağırlıklarına sahiptir. Örneğin bir karbon izotopu ve bir nitrojen izotopunun kütle numarası 13'tür; nitrojenin iki izotopu, oksijenin iki izotopu vb. ile aynı kütle numaralarına (15 ve 16) sahiptir. Ayrıca üçlü ve hatta dörtlü eşleşmeler de vardır: örneğin, kütle numarası 70 olan izotoplar çinko, galyum ve germanyumda bulunur; Kütle numarası 210 olan izotoplar talyum, kurşun, bizmut, polonyumda bulunur ve aynı kütle numarasına sahip ancak atom numarası farklı olan ve dolayısıyla eşit olmayan kimyasal özelliklere sahip olan atomlara izobar denir.

Her iki cins nükleer parçacıklar, protonlar ve nötronlar birleştirilir ortak ad nükleonlar. İzobarik çekirdekler, çekirdekteki toplam proton ve nötron sayısının eşitliği, yani nükleon sayısının eşitliği ile karakterize edilir.

Şek. 344, kararlı ve bazı radyoaktif izotopların çekirdeklerinin bileşimini karakterize eden bir diyagramdır. Bu diyagramın apsis ekseni, çekirdekteki protonların sayısını veya aynı şekilde elementlerin atom sayısını gösterir; bunların sembolleri, kullanım kolaylığı için apsis ekseninin üzerine çapraz olarak yerleştirilmiştir. Çekirdekteki nötronların sayısı ordinat ekseninde gösterilmektedir. Kararlı izotoplar siyah dairelerle, radyoaktif izotoplar ise açık renkli dairelerle gösterilmiştir. Bu diyagram, hafif elementler için çekirdekteki nötron ve proton sayılarının hemen hemen aynı olduğunu, dolayısıyla kütle sayılarının yaklaşık olarak iki katına eşit olduğunu göstermektedir. atom numarası: Çekirdeklerde ağır elementler nötron sayısı proton sayısını önemli ölçüde aşıyor; ancak en ağır elementlerde bile proton sayısının iki katından az kalır; bu elemanlar için tüm noktalar,

(taramayı görüntülemek için tıklayın)

Çekirdeklerinin bileşimini gösteren düz çizgiler arasında yer alan düz çizgilerden ikincisi, çekirdekteki toplam nükleon sayısını yani kütle sayılarını gösterir. Bu sayılardan çizilen eğik düz çizgiler, izobarik çekirdekleri birleştirir.

Nötron akış diyagramında mevcut tüm izotopların nispeten dar bir bant oluşturduğunu görüyoruz. Bu, göreceli olarak küçük sapmaların bile normal bileşimçekirdekler onları tamamen kararsız hale getirir.

Bir kütle spektrografı tarafından çok küçük miktarlarda gerçekleştirilen izotopların ayrılması az çok önemli bir ölçekte çok önemlidir. zor görev, Çünkü kimyasal özellikler Her elementin izotopları aynıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, tüm kimyasal reaksiyonlarda elementler doğal izotopik bileşimlerini korurlar. Bununla birlikte, dolaylı olarak, kimyasal reaksiyonların değişimi, birçok kez tekrarlandığında, bazen bir elementin en hafif veya en ağır izotopuyla zenginleştirilmesini mümkün kılar; bu durumda, reaksiyon ürünleri iki fazlı bir sistem (sıvı ve buharı) formunda elde edildiğinde, gaz fazındaki hafif izotop yüzdesinin, olduğundan biraz daha büyük olduğu gerçeğini kullanırlar. yoğunlaştırılmış faz.

İzotopları ayırma yöntemlerinden biri difüzyon olgusuna dayanan bir yöntemdir. Difüzyon katsayısı parçacıkların kütlesine bağlıdır ve bu nedenle aynı elementin izotopları için biraz farklıdır. İzotop ayırma (veya daha doğrusu istenen izotopla zenginleştirme) için difüzyon aparatları başlangıç ​​malzemeleri) her birinde difüzyon işleminin gerçekleştiği birçok birimden oluşur. Difüzyon aparatının tüm kısımlarında, gözenekli bir madde yoluyla difüzyon meydana gelir veya bir cıva buharı akışına gaz difüzyonu meydana gelir ve bir şekilde hafif bir izotopla zenginleştirilmiş gazı uzaklaştırır.

Şek. Şekil 345, doğal uranyumun aktinouranyumla zenginleştirilmesine yönelik difüzyon yönteminde kullanılan süreçlerin bir diyagramını göstermektedir. Doğal uranyum %99,3 izotop kütle numarası 238'dir ve yalnızca %0,7 kütle numarası 235 aktinouranyum içerir. Yüksek buhar basıncına sahip tek uranyum bileşiği uranyum heksaflorürdür; doğal uranyumun difüzyonla zenginleştirilmesinde kullanılır.

Gaz bir kompresörde sıkıştırılır, bir buzdolabından geçirilir (sıkıştırma ısısını uzaklaştırmak için) ve gazın gözenekli bölmenin bir tarafı boyunca aktığı, diğer tarafında ise daha düşük bir basıncın muhafaza edildiği odalara beslenir. Gaz akış hızını ve basınç rejimlerini, gazın yarısının bölmeden dağılma zamanı olacak ve yarısı da çok aşamalı zenginleştirme planının önceki aşamasına dönecek şekilde ayarladım. Dağınık gaz

alt basınç, yardımcı bir kompresör tarafından sıkıştırılarak tam olarak aynı sonraki aşamaya beslenir ve yayılmayan gaz, basınç değerini düzenleyen bir kısma valfi aracılığıyla bir önceki aşamaya geri gönderilir. Birkaç bin aşamada yüksek zenginleştirme elde edilir. Gözenekli bölmedeki deliklerin çapı, belirli bir gaz için serbest yolun birkaç katı olmalıdır (yani, daha fazla olmamalıdır)

Pirinç. 345. Uranyumun difüzyon zenginleştirme aşamasının şeması (gaz

İzotopları ayırmak için termal difüzyon olgusunun kullanımına dayanan bir yöntem vardır. Bu olay, gaz karışımı içeren bir tüpün bir ucunun yüksek derecede ısıtılması ve diğer ucunun soğutulması durumunda, tüpün ısıtılmış ve soğutulmuş kısımlarındaki karışımın yüzde bileşiminin tam olarak aynı olmamasıyla sonuçlanır.

İzotopları ayırmak için santrifüjler, fraksiyonel damıtma ve diğer yöntemler de kullanılır.

Ağır hidrojen ve ağır su. Fizik için atom çekirdeği özel ilgi periyodik tablonun ilk iki elementinin izotoplarını temsil eder: hidrojen ve helyum. Hidrojen ve helyum izotoplarına olan bu özel ilgi, bu elementlerin atomlarının, hidrojen için bir elektron ve helyum için iki elektrondan oluşan elektron kabuğunun nispeten kolaylıkla "soyulabilmesi" ve çekirdeklerinin bu atomlar çeşitli deneylerle incelenebilir.

1932'de Urey, kütle numarası 2 olan bir hidrojen izotopu keşfetti. Bu izotop, sıradan hidrojenden farklı olarak, ağır hidrojen veya daha sıklıkla döteryum olarak adlandırılır ve veya simgesiyle gösterilir. Sıradan hidrojenle elde edilen hidrojende. kimyasal yollarla Döteryum küçük miktarlarda bulunur: yaklaşık atomdan yalnızca biri döteryum atomudur.

Suyun elektrolizi sırasında esas olarak sıradan hidrojen buharlaşır ve geri kalan su ağır hidrojenle zenginleştirilir. Değişim reaksiyonlarıyla birlikte suyun elektrolizi,

Moleküllerinin %99,99'undan fazlasının atom yerine döteryum atomu içerdiği su elde edilir; bu suya ağır su denir. Zaten 1933'te Hertz, atomların varlığının spektroskopik olarak bile tespit edilemediği neredeyse saf gaz halindeki döteryumu elde etti. Günümüzde döteryumun özellikleri iyi araştırılmıştır; Bu maddenin özelliklerini karakterize eden bazı değerler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Karşılaştırmak fiziksel özellikler döteryum ve sıradan hidrojen

(bkz: tarama)

Bu tablodan, bu durumda atom çekirdeğinin kütlesinin, genel olarak konuşursak, çekirdek tarafından değil yapı tarafından belirlenen moleküler özellikleri oldukça güçlü bir şekilde etkilediğini görüyoruz. elektron kabuğu. Önemli fark moleküler özellikler Diğer elementlerin izotoplarında görülmeyen döteryum ve sıradan hidrojen, bu durumda nükleer kütle oranının diğer elementlerinkinden kıyaslanamayacak kadar yüksek olmasıyla açıklanmaktadır. Tabloda verilen tüm sayılar yoğunluğu göstermektedir. moleküler etkileşim döteryum sıradan hidrojenden daha fazlasına sahiptir; Buna göre döteryum birkaç saniyede erir ve kaynar. daha yüksek sıcaklık Sıradan hidrojenden daha fazla erime ve buharlaşma için daha fazla ısı gerektirir, daha düşük buhar basıncına ve daha küçük yoğunlaştırılmış faz hacmine sahiptir. Döteryumdaki atomlar arası etkileşimin enerjisi, sıradan hidrojen atomları arasındaki etkileşimin enerjisini de biraz aşıyor; daha fazla stabilite döteryum molekülleri termal ayrışmaya neden olan sıcaklıklarda.

Ağır suyun fiziksel özellikleri de aşağıdaki tablodan görülebileceği gibi, ağır suyun özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır. sıradan su. Ağır suyun oda sıcaklığındaki yoğunluğu normal suyun yoğunluğundan neredeyse daha yüksektir. Sıradan suyun 4° ağır suda minimum özgül hacme sahip olduğu, ağır suyun soğutulduğunda 3,8° C'de normal sudan daha erken donduğu ve 1,4° daha yüksek bir sıcaklıkta kaynadığı bilinmektedir. . Basınç doymuş buhar Ağır su normal sudan daha azdır ve buharlaşmanın molar ısısı 259 cal daha fazladır.

İlişkin biyolojik eylem Ağır su, sıradan suyun yerine geçebilecek zayıf (ve bazı tek hücreli organizmalar için zararlı) bir alternatiftir.

Ağır ve sıradan suyun fiziksel özelliklerinin karşılaştırılması

(bkz: tarama)

Sıradan su nötronlarla ışınlandığında çoğu hidrojen atomu protonları tarafından yakalanır ve ağır hidrojen çekirdekleri oluşur. Akış ne zaman hızlı nötronlar içine düşmek ağır su daha sonra nötronların ağır hidrojen ve oksijen çekirdekleriyle çarpışması sonucunda hızları hızla azalır, ancak nötronlar yakalanmaz ve sayıları pratik olarak değişmeden kalır. Bu bakımdan ağır su yaygın olarak kullanılmaktadır. nükleer reaktörler(§ 107) en iyi nötron moderatörü olarak. Bu amaçla üretimin zorluklarına ve yüksek maliyetine rağmen çok yüksek miktarlarda ağır su üretilmektedir. büyük miktarlar(yüzlerce ton).

Bir tanesi temel kavramlar kimya - hemen hemen tüm kimyasal hesaplamalarda kullanılan bir elementin atom kütlesi. Atom kütlesini hesaplama yeteneği, esas olarak okul çocukları ve gelecekte kimya okumayı planlayanlar için faydalı olacaktır. Ancak atom kütlesini hesaplama formülü inanılmaz derecede basittir.

Tanım ve Formül

Atom kütlesi bir atomu oluşturan tüm proton, nötron ve elektronların kütlelerinin toplamıdır. Proton ve nötronların kütleleriyle karşılaştırıldığında elektronların kütlesi ihmal edilebilir düzeyde olduğundan hesaplamalarda elektronlar dikkate alınmaz. Nötron ve protonların kütleleri 27 gibi sonsuz küçük sayılarla hesaplandığından negatif derece, daha sonra hesaplamaların kolaylığı için, meçhul atom birimleriyle ifade edilen bağıl atom kütlesi kullanılır.

Atomik kütle birimi- Bu göreceli değerçekirdeği 6 nötron ve 6 proton içeren karbon-12 çekirdeğinin kütlesinin 1/12'sine eşittir. Böylece atom kütlesini belirleme formülü şöyle görünür:

Kütle = nötron sayısı + proton sayısı.

Bu formülü kullanarak kimyasal elementlerin bireysel izotoplarının atomik kütleleri hesaplanır. Bu, uranyum-238'in kütlesinin 238 amu olduğu, uranyum-235'in ise kütle numarasının 235 olduğu anlamına gelir. Bu kimyasal element genellikle izotoplar açısından zengindir, dolayısıyla kütle numaraları 232, 233, 234, 235 olan uranyum çekirdekleri vardır. 236 ve 238. Bu çeşitliliğe rağmen uranyum-238, doğadaki tüm uranyumun %99'unu kaplar, dolayısıyla atom numaralarının ortalama değerini hesaplarsanız, o zaman kimyasal element uranyumun atom ağırlığı 238.029'dur.

Bu nedenle atom kütlesi ile ortalama atom ağırlığı arasındaki farkı anlamak önemlidir:

• atom kütlesi - belirli bir izotopun nötron ve protonlarının toplamı (her zaman bir tamsayı);
• atom ağırlığı - doğada meydana gelen tüm izotopların atom kütlelerinin aritmetik ortalaması (genellikle kesirli bir sayı).

Başka bir örnek

Hidrojen evrende en bol bulunan elementtir. Hidrojenin %99'u yalnızca 1 proton içeren protium veya hidrojen-1'dir. Ayrıca izotoplar da vardır: döteryum veya hidrojen-2 ve trityum veya hidrojen-3. Bu izotopların atom kütleleri sırasıyla 2 ve 3'tür, ancak doğada oldukça nadirdirler, dolayısıyla hidrojenin atom ağırlığı 1,00784'tür.

Atom kütlesini bulma

Tanımlamak atom numarası Periyodik tabloyu kullanarak seçilen element için. Tablodaki element sayısı her zaman çekirdekteki proton sayısıyla eşleşir. Örneğin yukarıda bahsedilen hidrojen, tabloda ilk sayıya sahiptir ve yalnızca 1 proton içermektedir. Aşağıdaki tablo her zaman bir elementin ortalama atom ağırlığını gösterir; hesaplamalar için bu ağırlığın en yakın tam sayıya yuvarlanması gerekir.

Başlangıçta bir atomdaki proton ve elektron sayısı ile atom kütlesi hakkındaki tüm bilgileri görüntüler. Bu yüzden okul görevleri Atom kütlesini belirlemek için periyodik tabloyu kullanmak ve herhangi bir özel hesaplama yapmamak yeterlidir.

Genellikle kimya derslerinde konur ters problem: Belirli bir izotoptaki nötronların sayısı nasıl belirlenir? Bu durumda basit bir formül uygulanır:

Nötron sayısı = atom kütlesi – atom numarası.

Örneğin hidrojen atomu-1'in atom numarası da bire eşit olduğundan nötron içermez. Ancak trityum zaten bir proton ve iki nötronlu hidrojendir. Trityum kararsız bir izotoptur. Kolayca helyum atomlarına ayrışır. serbest elektronlar ve belirli miktarda enerji açığa çıkaran antinötrinolar. Kararsız izotoplar radyoaktif denir.

Bir örneğe bakalım

Atom kütlesinin belirlenmesi

Atom numarası 8 olan kimyasal bir element olan oksijeni ele alalım. periyodik tablo Mendeleev. Bu, oksijenin çekirdeğinde 8 protonun yanı sıra yörüngelerinde de 8 elektron olduğu anlamına gelir. Tabloda gösterilen atom kütlesi 16 a'dır. e.m, hesaplamak için bir hesap makinesine ihtiyacımız yok. Bu bilgiden bir oksijen atomunun 8 nötron içerdiğini belirleyebiliriz. Ancak nötron sayısı dış koşullara bağlı olarak kolaylıkla değişebilir.

Oksijen bir nötron kaybederse veya kazanırsa, atom kütlesi değişen yeni bir izotop elde ederiz. Bir hesap makinesi kullanarak oksijenin farklı izotoplarının kütle sayılarını hesaplayabilirsiniz, ancak bu izotoplar adında bu sorunun cevabını içerir. Doğada oksijenin 3 kararlı izotopu vardır: oksijen-16, oksijen-17 ve oksijen-18. Son ikisinin çekirdeğinde "ekstra" nötronlar var.

Ek olarak, yarı ömürleri birkaç dakikadan nanosaniyenin milyonda birine kadar değişen kararsız oksijen izotopları da vardır.

Çözüm

Kütle numarası - önemli parametre hesaplandıkları herhangi bir öğe molar kütleler yürütürken kimyasal reaksiyonlar. Bununla birlikte, Mendeleev'in periyodik tablosunda kütle numarası her zaman gösterilir, bu nedenle hesap makinemiz esas olarak şaşırtıcı kimya bilimini öğrenmeye yeni başlayan okul çocukları için faydalı olacaktır.

Bazı izotopların kütleleri

Tabloda buluyoruz. 26.1 ve 26.2 değerleri:

atomun kütlesi 1 H 2: 2.01410 amu,

proton kütlesi: 1,00728 amu,

nötron kütlesi: 1,00866 amu,

elektron kütlesi: 0,00055 amu

Çekirdeğin kütlesi 1 H 2 = (atomun kütlesi 1 H 2) – (elektron kütlesi) =

2,01410 – 0,00055 = 2,01355 amu;

(proton kütlesi + nötron kütlesi) = 1,00728 + 1,00866 =

2,01594 ak

Gördüğümüz gibi 2,01594 > 2,01355!

Çekirdeği oluşturan nükleonların kütleleri ile çekirdeğin kendi kütlesi arasındaki farka denir. kütle kusuru .

Sorun 26.4. Kütle kusurunu, bağlanma enerjisini ve özgül enerji helyum çekirdeğinin bağları 2 He 4 (MeV cinsinden).

Bir atomun kütlesi çekirdeğin kütlesi ve kütlesinden oluşur. Z elektronlar:

t bir = T ben + Zm e Þ T BEN = t a – Zm e.

O halde çekirdek kütle kusuru şuna eşittir:

D T = Zm p +(A'dan Z'ye)m n – (t a – Zm e) =

= Z(m p + yani) + (A'dan Z'ye)m n – t a.

Hidrojen atomu 1H1'in sadece bir "proton + elektron" olduğunu hesaba katalım, böylece şunu varsayabiliriz: m p + yani = T N, nerede T H, hidrojen atomu 1H1'in kütlesidir. O zaman kütle kusurunun formülü şu şekli alacaktır:

D T = Zm N + (A'dan Z'ye)m n – t bir. (26.3)

Formül (26.3)'ü durumumuza uygulayalım: Z = 2, A= 4, şunu elde ederiz

D T = 2M N + (4 – 2)m n – t bir.

Tabloda 1 H 1 ve 2 He 4 hidrojen atomlarının kütlesi bulunmaktadır. 26.2 ve nötron kütlesinin değerleri tablodadır. 26.1. Formülde yerine koyalım sayısal değerler ve alıyoruz

D T= 2×1,00783 + (4 – 2)×1,00866 – 4,00260 » 0,03038 amu

Gece 1'de olduğunu hatırlayalım. = (g) = kg.

Hadi tercüme edelim D T kilograma: D T= 5,05×10 –29 kg.

Şimdi aşağıdaki formülü kullanarak bağlanma enerjisini bulalım:

e sv = D ts 2 , (26.4)

e St = 5,05×10 –29 kg × (3,0×10 8 m/s) 2"4,55×10 –12 J.

Joule'u elektron volta çevirelim:

e sv = eV » 28,4 MeV.

Formül (26.2)'yi kullanarak spesifik bağlanma enerjisini buluruz:

7.1 MeV.

Cevap:D T» 0,03038 amu; e hafif » 28,4 MeV; e» 7,1 MeV'yi geçti.

DURMAK! Kendiniz karar verin: A5–A7, B6–B8.

Sorun 26.5. Enerji açığa çıkar veya emilir nükleer reaksiyon 7 N 14 + 2 He 4® 8 O 17 + 1 H 1 ?

Çözüm. Sorunun sorusunu cevaplamak için, sorunun olup olmadığını öğrenmek gerekir. sistem kütlesi reaksiyonun bir sonucu olarak. Reaksiyondan önce atomların kütlesi

Reaksiyondan sonra atomların kütlesi:

18,00696 > 18,00567.

Bu, enerjinin arttığı anlamına gelir: e 2 > e 1, dolayısıyla reaksiyonun gerçekleşmesi için “harici” enerjinin eklenmesi gerekir. Ve reaksiyon sırasında eklenen bu enerji emilecek: sistemin kütlesini artıracak.

Cevap: Enerji emilir.

DURMAK! Kendiniz karar verin: S9.

Sorun 26.6. 7 N 14 + 2 He 4 ® 8 O 17 + 1 H 1 nükleer reaksiyonunda ne kadar enerji emilecek?

Çözüm. Emilen enerji, sistemin kütlesini arttırmaya giden enerjidir: E = D ts 2 .

Değer D T sonuç kullanılarak bulunabilir önceki görev:

D t = 18.00696 – 18.00567 » 1.29×10 –3 amu

A.u.m'u tercüme edelim. kilogram olarak:

D t = kilogram.

E = D ts 2 = 2,14×10 –30 × (3,0×10 8 m/s) 2 » 1,93×10 –13 J.

Bu enerjiyi elektron volta dönüştürelim:

E = eV = 1,2 MeV.

Cevap: E = D ts 2 » 1,2 MeV.

DURMAK! Kendiniz karar verin: B10, C1, C2.

Sorun 26.7. Minimum kinetik enerjiyi bulun W döteryum çekirdeğini bir proton ve bir nötrona "parçalayabilen" bir protona.

Çözüm.

Okuyucu: Çok basit: W k = D ts 2 burada D T - Döteryum çekirdeği kütle kusuru.

Yazar: Tam olarak değil. Sonuçta, fisyonun “parçaları” (proton ve nötron) bir miktar hıza sahip olacak, bu da onların kinetik enerji. Ayrıca çarpışmadan sonra "gelen" protonun bir miktar hızı olacaktır.

İzin vermek başlangıç ​​hızı proton υ 0. Çekirdekle etkileşim sürecini iki aşamaya ayıralım: Önce çekirdek bir proton yakalar ve onunla bir bütün oluşturur, ardından üç parçaya bozunur: 2 proton ve 1 nötron.