Ядерная химия (стр. 5 )

масса дв\\ проюнов — 2(1,00728 а. е.м.) = 2.01456 а. е.м. масса двух нейтронов — 2(1,00867 а. е.м.) = 2.01734 а. е.м.

суммарная масса — 4.03190 а. е.м.

Индивидуальные нуклоны имеки в совокупности массу, коюрая на 0.03040 а. е.м. Польше массы ядра гелия-4:

масса двух протнов и двух нейтронов = 4.03190 а. е.м.

масса ядра fHe = 4.00150 а. е.м.

разность масс - 0.03040 а. е.м.

Разноси., между массой ядра и суммарной массой составляющих ею протонов и ней-iponoB называется. дефектом массы ядра. 3ia масса теряется в форме шершн: напри­мер, в случае ядра гелия-4 можно записать

:!р J - 2,'п - ^Не - жергия (20.27)

JnepiiiK). которая выделяется в этой реакции, можно вычислим» по [ефе-.1> массы:

1 .(К) I 1 кт

■Mi - с-Дш^ |3.00-Шм м/с)2(-0.0304 а. е.м. I „ ■

6.02-10:1 а. е.м. 1000 i

4.52-10 1: К' '" - - -4.52-10"12 Дж

Обраишание одною моля ядер [елия-4 из индивидуальных протонов и нейфонов должно сопровождайся выделением oipoMiioio количества энергии:

(6.02- \ (У) [4,52-ИГ12 Дж) - 2,72-10'-Дж

1:слн обраппь уравнение (20.27). то станет ясно, чт для расщепления оиюю ядра [елия-4 на и котированные протоны и нейтроны потребуется энергия в 4.52-10 '- Дж. Таким образом, шергия. вычисленная по дефекту массы, является мерой усюйчивосш ядра к расщеплению па индивидуальные нуклоны. Энергию, необходимую для разло­жения ядра па прогоны и нейтроны, называют энершеи сняш ядра.

Энерппо евяш любого ядра можно вычислить по его массе и массе наклонов, из коюрых оно построено. По шер1иям связи различных ядер в pacneie на один нуклон можпи судить об их относшелыгой устойчивости. В табл. 20.3 сравннвакмея ткие

\

данные для ipex ядер: гелия-4. железа-56 и урина-238. Вычи,\-1сния для лрущх ячер ио-кчмынаюг. что шергия связи в расчете на олшг нуклон в ьачалс перполичес^ой iao-лит,! посгененно возрастает, /достигая приблизительно 1,4- 10"12 Дж для ядер с ча­совыми числами, близкими к желечу-56. Затем она 'micieiiemio уменьшается нриб. 1ичи дельно до 1,2 ■ К)"'~ Дж ;1.тя ядер очень тяжелых )лемснюв. Такая чакопо-мерносп - иллюстрируется рис, 20.9. Она указывает, чго гяжелые ядра должны пып. исичой'швыми и при их расщеплении должна выделяться шерпы. Та^.'ой промесс, на­зываемый ядерным делением, происходит в атомной бомбе и в реакгорах томных

мектросгаппий. Из рис. 20.9 также следует, что еще большую энергию можно полу­чи к. л pe-чулыаге слияния легких ядер. Подобные реакции нлерною синтеза осутпео-влянмен в водородной бомбе; они играют важнейшую роль в процессах выделения

шермш, происходящих на Солнгтс. С реакциями ядерного деления и сингеча мы озна­комимся подробнее в разд. 20.8 и 20.9.

При вычислении jHcpienriecKiix ^ффекюв. сопровождающих ядерные реакции, ия определения массы ядерных частиц, участвующих в реакции, приходится обращайся к laannuiM, в которых указаны свойства ядер. В таких таблицах масса нуклида обыч­но выражается как масса атома, который содержит интересующее тгас ядро. Другими слонами, указываемая в таблицах масса включает массу >лектронов. окружающих ядро. Например, в габлицах свойств нуклидов указывается, чго масса?£Fe равна 55.9.i494 а. е.м. В но значение входит масса 26 члектронов. Если вычес! Ь пч нею массу 26 иеклротш. мы подучим массу ядра, приведенную в табл. 20.3. При вычислениях ичмепенпй массы в ядерных реакциях допустимо использование масс атомов, содер­жащих шперес)тощие пас нуклиды, потому чго электроны в действительное in ирису?-ciByioi при ядерных реакциях и мы имеем дело с общим изменением массы. Однако нсфулно убедиться, чго практически все изменение массы обусловлено изменениями

mepj ни связи ядер.

М1РЛЖНКНИК 20.10

Опр<: le. Tine ичменснис шерпш при полном атома ^gN'i 59.9308 а. е. м.. масса ^лекчрона I "с)
ocia-puCiM. jc Hitioio моля кооалыа-б)0: равна 0,000549 а. с. м.

'."-'( о * '/с т V^'Ni

Решение. Продую а ми ядерной рсактши

Macc;r iinniii "МСо равна 59.9338 а. с. м., а масса являются ион CjjNJ и искфом. Масса лих

продуктов сошшлаег с массой нейтральною Д£ = с" Am =

а г ома ;h'Ni. В реакции происходит но [еря массы.

и ки. шчатве (ХООЗО г : = (3.00- 10" м. сГ (- 0,0030 i) -

1000 г

5wmi ^ = -2.7-10" ^ =, - 2.7.Ю" Дж

О. ООЗО/У,' /.,

Для сравнения укажем, что ия разрыва нсех хи-

По мои массе можно вычислить выделяемую мичееких святей в одном моле полы требуется
л реакции шернпо; всею 9-\()5 Цж.

20.7. Эффекты, вызываемые радиоактивным излучением

Спнгез и использование радиоизотопов осуществляются все ускоряющимися icm-пами. и полому усиливается внимание к эффектам, вызываемым воздействием ра­диоактивного излучения на вещество, в особенности в биологических система\. Пото­му лля пас представляет интерес обсулить, какую опасности для здоровья представляет применение радиоизотопов.

Разрушение биологических систем обусловлено способностью радиоактивною и)-. [учения ионизировать молекулы и разрывать их на части. Энергия альфа-, бсra­il [ лмма-лучей. испускаемых в процессе ядерного распада, намно; о пренышаег обыч-ые )Hcpi пи химических связей. При проникновении этих видов излучения в вещество щи передают шершю молекулам, встречающимся на их пути, и оставляют - за собой с 1с i и инде ионов и молекулярных осколков. Образуемые при пом частицы обладаю! очень большой реакционной способностью. В биоло! ических системах они могут на­рушать нормальное функционирование клеток. Разрушительное воздействие источни­ка радиоактивного излучения, находящегося вне организма, зависит от проникающей способности излучения. Гамма-лучи представляют собой особенно опасное излучение, поскольку пни, подобно рентгеновским лучам, эффективно проникают сквозь ткани человеческого организма. Оказываемое ими разрушительное воздействие не о)раиичп-наегся кожей. В отличие от гамма-лучей большая часть альфа-излучения поглощается кожей, а бета-лучи способны проникать всего па глубину около 1 см под поверхность кожи. Полому альфа - и бета-лучи не так опасны, как гамма-лучи, если только, конеч­но, источник излучегшя не проник каким-то образом в организм. Внутри организма альфа-лучи представляют чрезвычайно большую опасность, поскольку, распростра­няясь )) веществе, они оставляют за собой очень плотный след из разрушенных молекул.

JfeiKocib попадания в организм радиоизотопа определяется тем, в какой химичес­кой форме t)ij находится. От этою же зависит, насколько долго радиоизотоп удержи­вается внутри организма и в каких его органах. Наглядным примером могут служить крипгоп-К5 и с 1 ронп. ий-90. Криптон-85 образуется при ядерном делении и выделяется в а! мосферу в процессе использования ядерного топлива. Поскольку криптон химиче­ски инерген, до сих пор не разработан простой способ его химического обезврежива­нии. Попавший а атмосферу криптон-85 оказывает' воздействие на кожу и легкие лю­дей и животных. Однако, не обладая реакционной способностью, он гге можег переходи 1ь и другие органы организма или накапливаться гам. Стронпий-90 гакже образуется при ядерном делении. Поскольку стронций является щелочноземельным >леменгом. он способен замещать кальций в ею соединениях. Поэтому стгншций мо­жет проникать в костные ткани, где его излучение способно вызывать раковые заболе­вания или лейкемию.

С гедуег также обратить внимание и на такой фактор, как «биолог ическое накопле-