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Kernchemie (Radioaktivität)


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


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