Kernchemie (Radioaktivität)
Physikalische und chemische Veränderungen verändern die Struktur des
Kerns nicht. Im Gegenteil, Kernchemie oder Radioaktivität befassen
sich mit Veränderungen in der Struktur des Kerns. Im Atomkern
befinden sich Protonen und Neutronen. Protonen sind positiv geladen
und Neutronen sind neutrale Teilchen. Da sich gleiche Teilchen
abstoßen, stoßen sich Protonen gegenseitig ab. Neutronen, die sich
zwischen Protonen befinden und die Abstoßungskraft zwischen Protonen
verringern. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Protonen und
Neutronen im Kern zeigt, ob das Atom stabil oder instabil ist. Wenn;
n0 / p +
≈ 1 dann ist das Atom stabil
n0 / p + <1 oder n0 / p +> 1,5 Atomkerne sind instabil
und wir nennen diese Atome radioaktive Elemente.
Instabile Atome führen einige Kernreaktionen wie Strahlung oder
Zerfall durch und werden zu stabilen Atomen. Wir können
Radioaktivität unter zwei Titeln erklären: natürliche
Kernreaktionen und künstliche Kernreaktionen. In natürlichen
Reaktionen strahlen instabile Atome aus und werden zu stabilen
Atomen. Bei künstlichen Reaktionen können jedoch instabile Atome
künstlich in stabile Atome umgewandelt werden.
Beispiel: Finden Sie heraus, ob 2040Ca
stabil ist oder nicht.
Die Summe der Anzahl der Protonen und Neutronen ergibt die
Massenzahl (in der linken oberen Ecke des Elements gezeigt).
n + p = Massenzahl
20+n=40
n=20
wobei n die Anzahl der Neutronen und p die Anzahl der Protonen
ist. Somit ist das Verhältnis zwischen n und p;
n0/p+=20/20=1
Da das Verhältnis gleich 1 ist, ist 2040Ca
ein stabiles Atom.
Beispiel: Finden Sie heraus, ob 92232U
stabil ist oder nicht.
n + p = Massenzahl
92+n=232
n=140
wobei n die Anzahl der Neutronen und p die Anzahl der Protonen
ist. Somit ist das Verhältnis zwischen n und p;
n0/p+=140/92=1,6
Da das Verhältnis größer als 1 ist, hat 92232U
einen instabilen Kern und ist ein radioaktives Element.
- Atomkern besteht aus Protonen und
Neutronen. Energie, die sie zusammenhält, nennt man
Bindungsenergie. Wenn diese Energie hoch ist, ist das Atom
stabiler.
- Wenn eine Verbindung radioaktiv ist,
ist mindestens eines der Elemente dieser Verbindung radioaktiv.
- Die Radioaktivität von Atomen ist
unabhängig von Temperatur, Druck, Licht, Elektronentransfer usw.
(physikalische oder chemische Veränderungen).
Beispiel: K-, L-, M- und N-Elemente bilden Verbindungen KL,
K2N und KM. Wenn KL und K2N radioaktiv sind
und KM keine radioaktive Verbindung ist, stellen Sie fest, ob die
folgenden Verbindungen radioaktiv sind oder nicht.
I. K2
II. K2L
III. N2M
IV. KN
Lösung:
Wenn eine Verbindung radioaktiv ist, muss mindestens eines
der Elemente dieser Verbindung radioaktiv sein. Da KM nicht
radioaktiv ist, sind K und M keine radioaktiven Elemente. Wenn K2N
und KL radioaktiv sind, müssen N und L radioaktive Elemente sein.
K2 ist nicht radioaktiv, aber K2L, N2M
und KN sind aufgrund des radioaktiven Elements N radioaktive
Verbindungen.
Unterschiede zwischen chemischen Reaktionen und Kernreaktionen:
(C.R.: chemische Reaktion, N.R.: Kernreaktion)
- Bei chemischen Reaktionen werden Atome organisiert, indem
chemische Bindungen aufgebrochen und neue gebildet werden. Im
Gegenteil, Elemente oder Isotope von Elementen können sich in
Kernreaktionen in andere Elemente verwandeln.
- In C.R. spielen nur Valenzelektronen eine Rolle beim
Aufbrechen und Bilden von Bindungen, in N.R. spielen Protonen,
Neutronen und Elektronen eine Rolle.
- In NR-Arten von Atomen sind konserviert, aber in NR können die
Arten von Atomen geändert werden.
- Die Masse ist in C. R. konserviert, aber die Masse ist nicht
in N. R. konserviert.
Die nachstehende Grafik zeigt die Stabilität des Kerns.
- Stabiler Kern mit einer Ordnungszahl zwischen 1 <Atommasse
<20 hat ein Verhältnis n / p
≈1, Kern in dieser Region hat die gleiche
Anzahl von Protonen und Neutronen, um stabil zu werden.
- Stabiler Kern mit einer Ordnungszahl zwischen 20 <Atommasse
<83 hat ein Verhältnis n / p> 1. In dieser Region nimmt
die Anzahl der Protonen zu und die Abstoßung zwischen ihnen
nimmt ebenfalls zu. Um diese Kraft auszugleichen, muss auch die
Anzahl der Neutronen erhöht werden.
- Ein Kern mit einer Ordnungszahl von mehr als 83 weist eine
große Anzahl von Protonen und eine Abstoßungskraft zwischen
Protonen auf. Da die Kraftmenge zu hoch ist, kann die Anzahl der
Neutronen sie nicht ausgleichen und der Kern bleibt instabil.
Wir können also sagen, dass Kerne mit einer Ordnungszahl von
mehr als 83 instabil sind.
Kernchemie
(Radioaktivität) Prüfungen und Problemlösungen
