ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение атомных ядер. Изотопы из "Общая химия Издание 18" Сумма числа протонов и числа нейтронов, содержащихся в ядре атома, называется масеовым числом атома (ядра). Поскольку и протон, и нейтрон имеют массу, очень близкую к углеродной единице атомного веса, то массовое число атома приближенно выражает его атомный вес. Но число протонов равно числу положительных зг(рядов, т, е. порядковому номеру элемента следовательно, число нейтронов равняется разности между массовым числом и порядковым номером элемента. [c.100] Между образующими ядро частицами действуют два вида сил электростатические силы взаимного отталкивания положительно заряженных протонов и силы притяжения между всеми частицами, входящими в состав ядра, называемые ядерным силами. С возрастанием расстояния между взаимодействующими частицами ядерные силы убывают гораздо более резко, чем силы электростатического взаимодействия. Поэтому их действие заметно проявляется только между очень близко расположенными частицами. Но при ничтожных расстояниях между частицами, составляющими атомное ядро, ядерные силы притяжения превышают силы отталкивания, вызываемые присутствием одноименных зарядов, и обеспечивают устойчивость ядер. [c.100] Не всякое сочетание протонов с нейтронами устойчиво. Ядра атомов более легких элементов устойчивы, когда число нейтронов примерно равно числу протонов. По мере увеличения заряда ядра относительное число нейтронов, необходимых для устойчивости, растет, достигая в последних рядах периодической системы значительного перевеса над числом протонов. Так, у висмута (ат. вес 209) на 83 протона приходится уже 126 нейтронов ядра более тяжелых элементов вообще неустойчивы. [c.100] Масса ядра атома лишь приближенно равна сумме масс протонов и нейтронов, образующих ядро. Если, приняв во внимание точные величины масс протона и нейтрона, подсчитать, чему должны равняться массы различных ядер, то получается некоторое расхождение с величинами, найденными экспериментальным путем. [c.101] Аналогичные результаты получаются при подсчете масс других ядер. Оказывается, что масса ядра всегда меньше суммы масс всех составляющих ядро частиц, т. е. всех протонов и нейтронов, рассматриваемых отделенными друг от друга. Это явление получило название дефекта массы. [c.101] Чем же объяснить уменьшение массы при образовании атомных ядер Как уже говорилось в 4, из теории относительности вытекает связь между массой и энергией, выражаемая уравнением Эйнштейна Е = тс . Из этого уравнения следует, что каждому изменению массы должно отвечать и соответствующее изменение энергии. Если при образовании атомных ядер происходит заметное уменьшение массы, это значит, что одновременно выделяется огромное количество энергии. [c.101] Величина энергии, выделяющейся при образовании данного ядра из протонов и нейтронов, называется энергией связи я д р а и характеризует его устойчивость чем больше величина выделившейся энергии, тем устойчивее ядро. [c.101] Ядра всех атомов данного элемента имеют одинаковый заряд, т. е. содержат одинаковое число протонов. Но число нейтронов в ядрах этих атомов может быть различным. Атомы, обладающие одинаковым зарядом ядра (и, следовательно, тождественными химическими свойствами), но разным числом нейтронов (а значит, и разным массовым числом), называют изотопами. [c.101] природный хлор состоит из двух изотопов с массовыми числами 35 и 37, магний — из трех изотопов с массовыми числами 24, 25 и 26. [c.102] Для обозначения изотопов пользуются обычными символами соответствующих элементов, добавляя к ним слева вверху индекс указывающий массовое число изотопа. Так, изотопы хлора обозначают и С1, изотопы магния — и и т. д. При необходимости слева внизу ставят индекс, указывающий порядковый номер (заряд ядра) изотопа, например С1, iMg и т. д. [c.102] В настоящее время изучен состав всех изотопов природных химических элементов. Установлено, что, как правило, каждый элемент представляет собой совокупность нескольких изотопов. Именно этим объясняются значительные отклонения атомных весов многих элементов от целочисленных величин. Так, природный хлор на 75,53% состоит из изотопа и на 24,47% из изотопа С1 в результате средний атомный вес хлора равен 35,453. [c.102] Выше говорилось, что химические свойства изотопов тождественны. Это значит, что если и существует некоторое различие между изотопами в отношении их химических свойств, то оно так мало, что практически не обнаруживается. Исключение составляют изотопы водорода Н и Н. Вследствие огромной относительной разницы в их атомных весах (один изотоп тяжелее другого в 2 раза) свойства этих изотопов заметно неодинаковы. Изотоп водорода с атомным весом 2 называют дейтерием и обозначают символом О. Дейтерий содержится в обычном водороде в количестве около 0,017%. Известен также радиоактивный изотоп водорода — тритий (период полураспада около 12 лет), получаемый только искусственным путем его обозначают символом Т. [c.102] Открытие изотоцов потребовало пересмотра понятия химический элемент. Поэтому Международная комиссия па атомным весам в 1923 г. постановила считать, что химический элемент определяется атомным порядковым номером и может состоять как из одинаковых, так и из различных по массе атомов. [c.102] Таким образом, химический элемент — это вид атомов, характеризующийся определенной величиной положительного заряда ядра. [c.102] Изотопные индикаторы. При изучении механизма химических в биологических процессов широко используют так называемые изотопные индикаторы, или меченые атомы . Применение их основано на том, что при химических превращениях можно проследить пути перехода интересующего нас элемента, измерив концентрацию одного из его изотопов в каком-либо из взятых для реакции веществ. Так как все изотопы одного и того же элемента ведут себя при химических реакциях практически тождественно, то по изменению состава изотопов данного элемента в тех или иных продуктах реакцйи можно проследить, куда именно он перешел. [c.102] Вернуться к основной статье