1625913952-eb24d9660fd97b365f78091f0a818088 (532682), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Его метод определения атомных весов и по сей день остается наиболее точным (Астон, Демпстер, 1918г.; Бэйнбридж, 1930г:, Маттаух, 1937 г.; Нир, 1951 г.). С помощью магнитного разделения каналовых лучей оказалось даже возможным получить заметные количества разделен» ных изотопов лития с атомными весами 8 и 7 (Олифант, Шир н Краутэр, 1934 г.). Сейчас такой метод широко используется для разделения двух изотопов урана с атомными весами 235 и 238 (гл. М1, $ 6). Частичное разделение изотопов можно осуществить с помощью любого физического процесса, скорость которого прямо эли косвенно зависит от массы частиц.
Такими процессами мо-ут быть, например, обычная диффузия нлн термодиффузия ,'приложение 2), диффузия под действием центробежной силы, а или иная химическая реакция, фракционная перегонка, не!зрение, миграция ионов и электролиз (гл. П1, $5), фотохимн.еские реакции. В качестве примера можно упомянуть частич~ое разделение изотопов неона, осуществленное Герцом (1933 г.). Разработав технологию специального кругового про;есса, он заставил смесь изотопов несколько раз проднффунировать через систему глиняных цилиндров. Так как легкие омпоненты смеси диффундируют быстрее тяжелых, то в качетве конечного продукта мы получим две смеси, одна из Табапца аеотоаов Изотопы рэсаолоыеаы в перваке рэсирестрэкеввости (эо есек слгчээт, котле оиэ ила»ставр Рели»активные изотопы пемечевм ввеэлочкэма.
Релиоэктиэвые изотовы. полученные искрсствеииым артем, в тэалаар ае акларэеам. гг~ оа Элемент Элемеат 37 38 39 40 41 42 ВЬ Зг Т Ег ХЬ Мо Тс йа нь Рй 1а Зп 51 52 ЗЬ Те ! Хе Св Ва Еа Се Рг Мй Н Не 7.1 Ве в С Х о Р Ие Ма Мд А1 81 Р 3 С1 Аг к Са Зс Т1 ч Сг Мп Ре Со Ю! Са Лп Оа Ое Аа Зе Вг Кг 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1. 2, 3 4,3 7,6 9 И.
10 12. 13 14. 15 16, 18, 17 19 20. 22, 21 23 24, 25, 26 27 31 35. 37 40, 36; 38 39, 41. 40» 45 48, 46, 47. 49. 50 51 52, 63, 50, 54 56, 54. 57, 58 59, 57 58, 60, 62, 61, 64 64. 66, 68. 67, 70 69. 71 74, 72. 70, 73, 76 75 79, 81 84, 86, 82, 83, 80. 78 88. 86, 87, 84 89 90. 92, 94, 91. 96 98, 96.
95, 92. 97. 94. 100 102, 104, 101, 99. 100, 96, 98 103 106. 108, 105. ИО, 104, 102 109, 107 И4, И2, И1, ИО, ИЗ. И6, 106. 108 И5, 113 120, ИЗ, И6, ИЭ, И7. 124, 122, И2 И4, Иб 121, 123 130. 128. 126, 125, 124, 122. 123, 120 127 132, 129, 131, 134. 136. 130. 128. 124. 126 133 138, 137, 136, 135, 134. ИО, 132 139 140, 142. 138. И6 141 142, 144, 146. 143.
145. 148, 160 147 7ьблаюр 2. Продовтевмив Ивет»вы Эее»евт Э»»веет Ие»е»вм Аи Нд 81 РЬ ТЬ 117 31 Но Ет 67 68 Та УЬ 69 70 Ет гтв Ас ТЬ 1.а Н1 71 72 Та % 73 74 91 92 93 94 95 96 Ра У Мр Рв Аа Са не Ов 75 78 1т Р1 77 78 которых богаче легкой компонентой, а другая — тяжелой. Этот метод был с успехом применен также для выделения тяжелого изотопа водорода (гл. И!, 9 5) н для разделения изотопов урана (гл. ЧИ, $9). Клаузнус н Днккель (!938 г.) успешно применили метод терчоднффузнн к неону н хлору (в соединении НС1). С помощью снмнческой реакции между газом НС1ч н раствором 14аС11 в яде Хатчннсон, Стьюарт н Юрн (1940 г.) сумели значительно обогатить углерод нзотопом 'вС.
результат детального изучения нзотопнн можно сформулнювать в следующем виде. Каждый химический элемент либо |бладает целым атомным весом, либо состоит нз смеси разлнч- 152, 154, 147, 149, 148. 150, 144 153. 151 158, 160, 156, 157, 155, 154, 152 159 164, 162, 163, 161. 160. 158 165 166. 168, 167. 170, 164, 162 169 174, 172, 173, 171, 176, 170, 168 175, 176 180, 178, 177, 179, 176, 174 181 184, 186, 182. 183. 180 187. 185 192. 190, 189, 188.
187, 186. 184 193, 191 195, 194, 196. 198, 192 197, 202, 200, 199, 201. 198, 204, 196 205, ЗЗ. 207», 208», 210» 208, 206, 207, з04. 210», 211». 212», 214» ЯЮ, 210», 211», 212", 214» 210», 211», 212», 214», 215», 216», 218» 211 Ю», 21У', 2йе 223» 226», 223», 224», 228» 227», 228» 232», 227». 228*, 229».
230». 231", 233». 234» 231", 234» 238», 235», 234» ных сортов атомов, чьи веса также целые (см. табл. 2). Из практических соображений атомные веса уже давно относят не к весу водорода, принимаемому за 1, а к весу кислорода, принимаемому за 16. Выяснилось, что в таком случае целочисленность весов изотопов становится более явной, чем при выборе в качестве единицы веса Н. Правда, при 0=16 атомный вес водорода выражается величиной 1,0081, заметно отличающейся от 1, но зато веса всех остальных чистых изотопов очень близки к целым числам. Чтобы понять, откуда проистекает этот факт, мы должны„ забегая вперед, сказать, что массы атомов почти полностью сконцентрированы в атомных ядрах.
Каждый атом состоит из ядра, окруженного облаком электронов (гл. Ш, $3). Ядро представляет собой основную часть атома. Результаты исследований Астона должны относиться к ядрам: каждое ядро состоит из целого числа водородных ядер или протонов, а масса ядра равна (с точностью до ничтожных отклонений) целому кратному масс протона. Отклонения зти, несмотря на свою ничтожность имеющие огромное значение, будут обсуждаться ниже (гл. 1П„$4). Здесь мы еще раз суммируем идеи, державшиеся в физике около двух десятилетий. Имеются два простейших «атом໠— атома электричества— отрицательный электрон и положительный протон.
Их заряды равны по величине и противоположны по знаку, но массы их сильно различаются (в отношении 1: 1840, см. гл. П, $1). Из ннх в два этапа строится все вещество: сначала из протонов с некоторым участием цементирующих электронов образуются очень маленькие и компактные ядра, затем ядра окружаются сравнительно рыхлым электронным облаком.
Но в свете целого ряда новых открытий эта простая и универсальная картина оказалась неверной; перейдем к рассказу о том, как это произошло. ф 6. Няйтром В соответствии с только что изложенными идеями ядро гелия, имеющее массу 4 и заряд 2, состоит из четырех протонов и двух электронов. Точно так же в более сложных ядрах некоторое количество электронов частично компенсирует общий заряд протонов. Возникает вопрос: почему в ядре всегда преобладают положительные заряды? Не могут ли существовать ядра с равным количеством протонов и электронов, например — как простейший вариант — нейтрон, состоящий из одного протона н одного электрона.
Гл. П. Элементарные аистины 88 Идеи подобного рода занимали многих исследователей, раз мышлявшнх о природе ядер и радиоактивного распада. Но в действительности нейтроны были открыты чисто экспериментально, при изучении искусственных пвевращений атомов. Именно так Боте и Беккер (1930 г.) оонаружили, что если бомбардировать а-лучами ядра легких элементов типа лития и бернллия, то испускаются у-лучи. Затем Ирен Кюри, дочь супругов Кюри, открывших радий, и ее муж Жолио обнаружили (1932 г.), что излучение бернллия, подвергшегося бомбардировке а-частицами, может при прохождении через водородсодержащие вещества типа парафина освобождать протоны, чего ни« как не могли бы сделать у-лучи. Отсюда следовало, что излучение бериллия должно быть каким-то новым видом излучения.
Тогда же Чэдвик с помощью ионизационной камеры показал, что новое излучение состоит из тяжелых нейтральных частиц. Физер (1932 г,) подтвердил это, используя камеру Вильсона. Треки испускаемых бернллием частиц оставались невидимы. ми — следовательно, они не ионнзировалн молекул воздуха,— но треки ядер, испытавших столкновения с такими частицами, конечно, были видны. Сопоставляя величину ионизации в водо роде и азоте, Чэдвик определил массу нейтрона, оказавшуюся приблизительно равной массе протона. С точки зрения проникающей способности нейтроны ведут себя совершенно иначе, чем любой другой вид излучения, будь то световые волны или заряженные частицы.
В явлении погло щения заряженных частиц основную роль играет процесс пере. дачи энергии от частиц к внешним электронам атомов, а так как число этих электронов приблизительно пропорционально массам атомов, то и поглощательная способность различных веществ приблизительно пропорциональна их массам. Однако нейтроны вообще не замечают внешних электронов — они могут остановиться только в результате столкновения с ядром. По* скольку размеры ядер различных веществ почти одинаковы (гл. Ъ'1!, 9 1), то играет роль только число ядер на единицу объема.
Но в одном грамме водорода столько же ядер, сколько в 16 г кислорода, поэтому поглощающая способность на грамм у водорода в 16 раз больше, чем у кислорода '). Кроме того, фотографии в камере Вильсона показали, что при взаимо. действии нейтронов с ядрами в одних случаях нейтрон просто ') Здесь, конечно, имеется в виду не обязательно настожцее поглощение, при котором иейтрон перестает существовать, ио к (главным образом) рассеяние. когда нейтрои лишь выбивается нз пучка и продолжает лететь сквозь вещество уже с измененным направлением (и, может быть, величиной) скорости. — Прим дед, Е 7.
Косиичзеаиз лучи. Позитроны сталкивается с ядром (предполагается, что его диаметр приблизительно равен диаметру ядра), а в других случаях ядро захватывает нейтрон, вследствие чего оно взрывается и испускает другие частицы (гл. 1П, $6). Здесь мы подходим к во просу, какое место занимают нейтроны в структуре ядра, однако этим мы займемся позже (гл.
П1, $4), а сейчас заметим только, что, конечно, все ядра с любым (положительным) за рядом можно считать состоящими только из протонов и нейтронов; электроны же вообще нет нужды вспоминать, говоря о структуре ядер. Эта идея оказалась очень плодотворной (гл. П1, $ 4 — 6). Тот факт, что ядра могут излучать электроны (р-распад), потребовал теперь нового объяснения, которое мы изложим не сколько позже. 8) 7. Космические ьуззи. Позвтроказ Предположение, что положительные и отрицательные элементарные электрические заряды сильно различаются по массе, означало бы неоправданную асимметрию природы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
