ट्रिटियम - यह क्या है? ट्रिटियम का द्रव्यमान। परमाणु नाभिक का द्रव्यमान दोष। बंधन ऊर्जा

चूंकि नाभिक में न्यूक्लियॉन परमाणु बलों से बंधे होते हैं, इसलिए नाभिक को उसके घटक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में विभाजित करने में बहुत अधिक ऊर्जा लगती है। जब मुक्त प्रोटॉन और न्यूट्रॉन आपस में मिलकर एक नाभिक बनाते हैं तो वही ऊर्जा निकलती है। इस ऊर्जा को नाभिक की बंधन ऊर्जा कहते हैं। आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, ऊर्जा द्रव्यमान से मेल खाती है। इसलिए, नाभिक का द्रव्यमान उसके घटक मुक्त प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के योग से कम होना चाहिए। मुक्त प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के शेष द्रव्यमान के योग के बीच के अंतर को कहा जाता है जिससे नाभिक बनता है परमाणु द्रव्यमान दोष. बंधन ऊर्जा है: इएसवी = से 2×डी एम

डी एमपरमाणु द्रव्यमान दोष है।

बाध्यकारी ऊर्जा मेगा-इलेक्ट्रॉनवोल्ट (MeV) (MeV=10 6 EV) में व्यक्त की जाती है। चूँकि परमाणु द्रव्यमान इकाई (am.u.) 1.66 × 10 -27 किग्रा के बराबर है, हम इसके अनुरूप ऊर्जा का निर्धारण कर सकते हैं:

मास स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग करके, सभी समस्थानिकों के द्रव्यमान को मापा गया और परमाणु प्रतिक्रियाओं की गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले सभी नाभिकों के लिए द्रव्यमान दोष और बाध्यकारी ऊर्जा के मूल्यों की गणना की गई। यदि किसी प्रतिक्रिया में नाभिक और कण प्राप्त होते हैं, जिनका कुल द्रव्यमान मूल नाभिक और कणों से कम होता है, तो ऐसी प्रतिक्रियाओं में ऊर्जा निकलती है; यदि अधिक है, तो यह अवशोषित हो जाता है और ऐसी प्रतिक्रिया अनायास नहीं होगी।

आइए रेडियम के रेडॉन में परिवर्तन की परमाणु प्रतिक्रिया की ऊर्जा गणना करें: . मूल नाभिक की बंधन ऊर्जा 1731.6 MeV है, और गठित नाभिक की कुल बंधन ऊर्जा 1708.2+28.3=176.5 MeV है और मूल नाभिक की बंधन ऊर्जा से 4.9 MeV अधिक है। इसलिए, यह प्रतिक्रिया 4.9 MeV की ऊर्जा छोड़ती है, जो मूल रूप से है गतिज ऊर्जाजी-कण।

बहुत महत्वप्रति न्यूक्लियॉन बाध्यकारी ऊर्जा है। यह जितना बड़ा होगा, कोर उतना ही मजबूत होगा। सबसे टिकाऊ मध्यम कोर। प्रकाश नाभिक अपनी बाध्यकारी ऊर्जाओं का कम उपयोग करते हैं। कूलम्ब प्रतिकर्षण बलों द्वारा भारी नाभिक कमजोर होते हैं, जो परमाणु के विपरीत, नाभिक के सभी नाभिकों के बीच कार्य करते हैं। इससे एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकलता है: मध्य नाभिक बनने पर ऊर्जा निकलती है। यह तब हो सकता है जब एक भारी नाभिक को दो माध्यमों में विभाजित किया जाता है नाभिकीय रिएक्टर्सया दो लाइटर वाले मध्य नाभिक के संश्लेषण में। ये सूर्य और तारों में होने वाली थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रियाएं हैं।

इकाई 25 के उद्देश्य

1. थोरियम समस्थानिक किसमें बदल जाता है, जिसके केंद्रक में लगातार तीन क्षय होते हैं।

समाधान:

जब एक कण उत्सर्जित होता है, तो परमाणु आवेश 2 इकाई कम हो जाता है, और द्रव्यमान संख्या 4 इकाई कम हो जाती है, जिसका अर्थ है कि जब 3 a-कण उत्सर्जित होते हैं, तो परमाणु आवेश 2 × 3 = 6 इकाई कम हो जाता है, और द्रव्यमान संख्या 4 × 3 = 12 इकाई और फिर आपको तालिका के अनुसार एक आइसोटोप मिलता है, हम पाते हैं कि यह पोलोनियम है या

2. जब नाइट्रोजन पर न्यूट्रॉनों की बौछार की जाती है तो दो समस्थानिक बनते हैं, जिनमें से एक हाइड्रोजन का समस्थानिक होता है। इस नाभिकीय अभिक्रिया में किस तत्व का समस्थानिक बनता है।

में इस मामले मेंएक अज्ञात आइसोटोप एक्स उत्पन्न करने के लिए एक परमाणु प्रतिक्रिया होती है।

नाभिकीय अभिक्रियाओं में, नाभिकों और आवेशों की संख्या संरक्षित रहती है, इसलिए उप-लिपि और सुपरस्क्रिप्ट का योग स्थिर रहता है।

आवर्त सारणी के अनुसार, हम पाते हैं कि कार्बन प्राप्त होता है:

इस प्रकार से:

3. परमाणु प्रतिक्रिया जोड़ें:

हम यह निर्धारित करते हैं कि अज्ञात कण की आवेश संख्या 1 और द्रव्यमान 1 है, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन समस्थानिक, अर्थात। प्रोटॉन, यानी अपने पास:

4. 1 a.m.u. के अनुरूप ऊर्जा ज्ञात कीजिए। इसे MeV में व्यक्त कीजिए।

समाधान:

ई \u003d एम सी 2

एम\u003d 1 एमू \u003d 1.66 × 10 -27 किग्रा

से= 3 × 10 8 मी/से

इ\u003d 1.66 × 10 -27 × (3 × 10 8) 2 \u003d 14.94 × 10 -11 जे

1 ईवी = 1.6 × 10 -19 जे

तो: 1 बजे 931 एमईवी से मेल खाती है।

5. ट्रिटियम नाभिक की ऊर्जा की गणना करें यदि प्रोटॉन का द्रव्यमान एमपी= 1.00814 एमु, न्यूट्रॉन द्रव्यमान मैं नहीं= 1.00898 और ट्रिटियम परमाणु का द्रव्यमान लेकिन= 3.01700 एमयू

दिया गया:

एमपी= 1.00814 एमयू

मैं नहीं = 1,00898

ए = 3.01700 एमयू

__________________

EST – ?

समाधान:

ट्रिटियम नाभिक: इसमें एक प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं, जिनका कुल द्रव्यमान है: एम पी + 2 एम एन = 1.00814 + 2 × 1.00898 = = 3.02610

तो द्रव्यमान दोष है:

डी एम= 3.02610 - 3.01700 एमयू = 0.00910 एमू

इसलिये 1 अमु - 931 एमईवी; फिर EST= 931×डी एमया

EST= 931 × 0.00910 (एमईवी) = 8.5 मेव

उत्तर 8.5 मेव

6. एक प्रतिक्रिया में ऊर्जा जारी या अवशोषित होती है:

प्रत्येक नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा की गणना करना संभव था, लेकिन आप एक विशेष तालिका का भी उपयोग कर सकते हैं:

प्रतिक्रिया से पहले नाभिक और कणों का कुल द्रव्यमान: 39.2 + 28.3 = 67.5 MEV

प्रतिक्रिया के बाद: 64.7 + 0 = 64.7 MeV

इसका मतलब है कि ऐसी प्रतिक्रिया में ऊर्जा अवशोषित होती है: 67.5 - 64.7 = 2.8 मेव

7. प्रतिक्रिया में ऊर्जा का निर्धारण करें:

प्रतिक्रिया से पहले: 2.2 + 2.2 = 4.4 एमईवी

प्रतिक्रिया के बाद: 8.5 MeV

जारी की गई ऊर्जा: 8.5 - 4.4 = 4.1 मेव

8. 4 ग्राम रेडियोधर्मी कोबाल्ट होता है। 216 दिनों में कितने ग्राम कोबाल्ट का क्षय होता है यदि इसका आधा जीवन 72 दिन है?

दिया गया:

एम 0 = 4 जी

टी= 216 दिन

टी= 72 दिन

डी एम – ?

समाधान:

चूँकि किसी पदार्थ का द्रव्यमान परमाणुओं की संख्या के समानुपाती होता है, तो: डीएन = एन 0 - एन;

साधन:

इसका मतलब है: और

उत्तर: 3.5 ग्राम

9. 8 किलो रेडियोधर्मी सीज़ियम होता है। रेडियोधर्मी क्षय के 135 वर्षों के बाद अधूरे सीज़ियम का द्रव्यमान निर्धारित करें यदि इसका आधा जीवन 27 वर्ष है।

हाल ही में, लोगों का मानना ​​था कि परमाणु एक अभिन्न अविभाज्य कण है। बाद में यह स्पष्ट हो गया कि इसमें एक नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। उसी समय, मध्य भाग को फिर से अविभाज्य और अभिन्न माना गया। आज हम जानते हैं कि यह प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना है। इसके अलावा, उत्तरार्द्ध की संख्या के आधार पर, एक ही पदार्थ में कई समस्थानिक हो सकते हैं। तो, ट्रिटियम पदार्थ के लिए है, इसे कैसे प्राप्त करें और इसका उपयोग कैसे करें?

ट्रिटियम - यह क्या है?

हाइड्रोजन प्रकृति का सबसे सरल पदार्थ है। यदि हम इसके सबसे सामान्य रूप के बारे में बात करते हैं, जिसके बारे में नीचे और अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी, तो इसके परमाणु में केवल एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन होता है। हालांकि, यह "अतिरिक्त" कणों को भी स्वीकार कर सकता है, जो कुछ हद तक इसके गुणों को बदलते हैं। इस प्रकार, ट्रिटियम के नाभिक में एक प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं। और अगर प्रोटियम है, तो सबसे ज्यादा है सामान्य अवस्थाहाइड्रोजन - यह कुछ ऐसा है जिसे आप इसके "बेहतर" संस्करण के बारे में नहीं कह सकते - प्रकृति में यह पाया जाता है थोड़ी मात्रा में.

हाइड्रोजन आइसोटोप ट्रिटियम (नाम "तीसरे" के लिए ग्रीक शब्द से आया है) की खोज 1934 में रदरफोर्ड, ओलीफेंट और हरटेक ने की थी। और वास्तव में, उन्होंने उसे बहुत लंबे और कठिन समय तक खोजने की कोशिश की। 1932 में ड्यूटेरियम और भारी पानी की खोज के तुरंत बाद, वैज्ञानिकों ने पारंपरिक हाइड्रोजन की संवेदनशीलता को बढ़ाकर इस समस्थानिक की खोज शुरू की। हालांकि, सब कुछ के बावजूद, उनके प्रयास व्यर्थ थे - यहां तक ​​\u200b\u200bकि सबसे अधिक केंद्रित नमूनों में भी किसी पदार्थ की उपस्थिति का एक संकेत भी प्राप्त करना संभव नहीं था जो कि बस अस्तित्व के लिए बाध्य था। लेकिन अंत में, खोज को फिर भी सफलता मिली - ओलिफंत ने रदरफोर्ड की प्रयोगशाला की मदद से तत्व को संश्लेषित किया।

संक्षेप में, ट्रिटियम की परिभाषा इस प्रकार है: हाइड्रोजन का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक, जिसके नाभिक में एक प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं। तो उसके बारे में क्या जाना जाता है?

हाइड्रोजन आइसोटोप के बारे में

आवर्त सारणी पर पहला तत्व भी ब्रह्मांड में सबसे आम तत्व है। इसी समय, यह प्रकृति में इसके तीन समस्थानिकों में से एक के रूप में होता है: प्रोटियम, ड्यूटेरियम या ट्रिटियम। पूर्व के नाभिक में एक एकल प्रोटॉन होता है, जिसने इसे इसका नाम दिया। वैसे, यह एकमात्र स्थिर तत्व है जिसमें न्यूट्रॉन नहीं होते हैं। हाइड्रोजन समस्थानिकों की श्रृंखला में अगला ड्यूटेरियम है। इसके परमाणु के नाभिक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होते हैं, और नाम "सेकंड" के लिए ग्रीक शब्द पर वापस जाता है।

4 से 7 तक द्रव्यमान संख्या वाले हाइड्रोजन के भारी समस्थानिक भी प्रयोगशाला में प्राप्त किए गए थे। उनका आधा जीवन सेकंड के अंशों तक सीमित है।

गुण

ट्रिटियम का परमाणु द्रव्यमान लगभग 3.02 amu है। ई. एम. उनके अनुसार भौतिक गुणयह पदार्थ साधारण हाइड्रोजन से लगभग अलग नहीं है, अर्थात in सामान्य स्थितियह उच्च तापीय चालकता वाली एक हल्की, रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन गैस है। लगभग -250 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर यह हल्का और बहने वाला रंगहीन तरल बन जाता है। जिस सीमा के भीतर यह एकत्रीकरण की स्थिति में है, वह काफी संकीर्ण है। गलनांक लगभग 259 डिग्री सेल्सियस होता है, जिसके नीचे हाइड्रोजन बर्फ जैसा द्रव्यमान बन जाता है। इसके अलावा, यह तत्व कुछ धातुओं में काफी घुलनशील है।

हालांकि, गुणों में कुछ अंतर हैं। सबसे पहले, तीसरा आइसोटोप कम प्रतिक्रियाशील है, और दूसरी बात, ट्रिटियम रेडियोधर्मी है और इसलिए अस्थिर है। अभी 12 साल से अधिक पुराना है। रेडियोलिसिस की प्रक्रिया में, यह एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ हीलियम के तीसरे समस्थानिक में बदल जाता है।

रसीद

प्रकृति में, ट्रिटियम कम मात्रा में पाया जाता है और सबसे अधिक बार बनता है ऊपरी परतेंब्रह्मांडीय कणों की टक्कर में वातावरण और, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन परमाणु। हालाँकि, वहाँ भी है औद्योगिक विधिलिथियम-6 को न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित करके इस तत्व को प्राप्त करना

मात्रा में ट्रिटियम का संश्लेषण, जिसका द्रव्यमान लगभग 1 किलोग्राम है, की लागत लगभग 30 मिलियन डॉलर है।

प्रयोग

इसलिए, हमने ट्रिटियम के बारे में थोड़ा और सीखा - यह क्या है और इसके गुण क्या हैं। लेकिन इसकी आवश्यकता क्यों है? आइए जानते हैं थोड़ा नीचे। कुछ रिपोर्टों के अनुसार, ट्रिटियम की वैश्विक व्यावसायिक आवश्यकता प्रति वर्ष लगभग 500 ग्राम है, और अन्य 7 किलोग्राम सैन्य जरूरतों के लिए जाता है।

अमेरिकन इंस्टीट्यूट फॉर एनर्जी रिसर्च के अनुसार और वातावरण 1955 से 1996 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका में 2.2 सेंटीमीटर सुपरहैवी हाइड्रोजन का उत्पादन किया गया था। और 2003 में, इस तत्व का कुल भंडार लगभग 18 किलोग्राम था। ये किस काम की लिये प्रायोग होते है?

सबसे पहले, परमाणु हथियारों की युद्ध क्षमता को बनाए रखने के लिए ट्रिटियम की आवश्यकता होती है, जिसे कुछ देशों के पास अभी भी जाना जाता है। दूसरे, इसके बिना थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा अपरिहार्य है। कुछ में ट्रिटियम का भी प्रयोग किया जाता है वैज्ञानिक अनुसंधान, उदाहरण के लिए, भूविज्ञान में, इसका उपयोग प्राकृतिक जल की तिथि के लिए किया जाता है। एक अन्य उद्देश्य घड़ी में बैकलाइट बिजली की आपूर्ति है। इसके अलावा, अल्ट्रा-लो पावर रेडियो आइसोटोप जेनरेटर बनाने के लिए वर्तमान में प्रयोग चल रहे हैं, उदाहरण के लिए, स्वायत्त सेंसर को बिजली देने के लिए। यह उम्मीद की जाती है कि इस मामले में उनकी सेवा का जीवन लगभग 20 वर्ष होगा। ऐसे जनरेटर की लागत लगभग एक हजार डॉलर होगी।

जैसा मूल स्मृति चिन्हके साथ कुंजी श्रृंखलाएं भी हैं एक छोटी राशिअंदर ट्रिटियम। वे एक चमक उत्सर्जित करते हैं और काफी आकर्षक लगते हैं, खासकर यदि आप आंतरिक सामग्री के बारे में जानते हैं।

खतरा

ट्रिटियम रेडियोधर्मी है, जो इसके कुछ गुणों और उपयोगों की व्याख्या करता है। इसका आधा जीवन लगभग 12 वर्ष है, एक एंटीन्यूट्रिनो और एक इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन के साथ हीलियम -3 का उत्पादन करता है। इस प्रतिक्रिया के दौरान, 18.59 kW ऊर्जा निकलती है और बीटा कण हवा में फैलते हैं। औसत व्यक्ति को यह अजीब लग सकता है कि घड़ियों में रोशनी के लिए रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह खतरनाक हो सकता है, है ना? वास्तव में, ट्रिटियम शायद ही मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा है, क्योंकि इसके क्षय की प्रक्रिया में बीटा कण अधिकतम 6 मिलीमीटर फैलते हैं और सबसे सरल बाधाओं को दूर नहीं कर सकते हैं। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि इसके साथ काम करना बिल्कुल सुरक्षित है - भोजन, हवा या त्वचा के माध्यम से अवशोषण के साथ कोई भी अंतर्ग्रहण समस्या पैदा कर सकता है। हालांकि ज्यादातर मामलों में इसे आसानी से और जल्दी से हटा दिया जाता है, लेकिन हमेशा ऐसा नहीं होता है। तो, ट्रिटियम - विकिरण खतरे के संदर्भ में यह क्या है?

सुरक्षात्मक उपाय

यद्यपि कम ऊर्जाट्रिटियम का क्षय विकिरण को गंभीरता से नहीं फैलने देता है, जिससे बीटा कण त्वचा में प्रवेश भी नहीं कर पाते हैं, अपने स्वास्थ्य की उपेक्षा न करें। इस आइसोटोप के साथ काम करते समय, आप निश्चित रूप से विकिरण सुरक्षा सूट का उपयोग नहीं कर सकते हैं, लेकिन प्राथमिक नियम जैसे बंद कपड़ेऔर सर्जिकल दस्ताने अवश्य देखे जाने चाहिए। चूंकि ट्रिटियम अंतर्ग्रहण से मुख्य खतरा बनता है, इसलिए उन गतिविधियों को रोकना महत्वपूर्ण है जिनमें यह संभव हो जाता है। अन्यथा, चिंता की कोई बात नहीं है।

हालांकि, अगर वह बड़ी संख्या मेंशरीर के ऊतकों में प्रवेश, तीव्र या पुरानी विकिरण बीमारी विकसित हो सकती है, जो जोखिम की अवधि, खुराक और नियमितता पर निर्भर करती है। कुछ मामलों में, यह रोग सफलतापूर्वक ठीक हो जाता है, लेकिन व्यापक घावों के साथ, एक घातक परिणाम संभव है।

किसी में सामान्य शरीरट्रिटियम के निशान हैं, हालांकि वे बिल्कुल महत्वहीन हैं और शायद ही प्रभावित करते हैं, चमकदार हाथों वाली घड़ियों के प्रेमियों के लिए, इसका स्तर कई गुना अधिक है, हालांकि इसे अभी भी सुरक्षित माना जाता है।

सुपर भारी पानी

ट्रिटियम, साधारण हाइड्रोजन की तरह, नए पदार्थ बना सकता है। विशेष रूप से, यह तथाकथित सुपरहेवी (सुपरहेवी) पानी के अणु में शामिल है। इस पदार्थ के गुण हर व्यक्ति के लिए सामान्य एच 2 ओ से बहुत अलग नहीं हैं। इस तथ्य के बावजूद कि ट्रिटियम पानी भी चयापचय में भाग ले सकता है, यह काफी जहरीला है और दस दिनों की अवधि के भीतर उत्सर्जित होता है, जिसके दौरान ऊतक प्राप्त कर सकते हैं अत्यंत एक उच्च डिग्रीविकिरण। और यद्यपि यह पदार्थ अपने आप में कम खतरनाक है, यह उस अवधि के कारण अधिक खतरनाक है जिसके दौरान यह शरीर में होता है।

बिल्कुल कोई रासायनिकप्रोटॉन और न्यूट्रॉन के एक निश्चित समूह से मिलकर बनता है। उन्हें इस तथ्य के कारण एक साथ रखा जाता है कि कण के अंदर एक बाध्यकारी ऊर्जा होती है। परमाणु नाभिक.

आकर्षण के परमाणु बलों की एक विशिष्ट विशेषता अपेक्षाकृत कम दूरी (लगभग 10 -13 सेमी से) पर उनकी उच्च शक्ति है। जैसे-जैसे कणों के बीच की दूरी बढ़ती जाती है, परमाणु के भीतर आकर्षण बल भी कमजोर होता जाता है।

नाभिक के अंदर बाध्यकारी ऊर्जा के बारे में तर्क

यदि आप कल्पना करते हैं कि एक परमाणु के नाभिक से बदले में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को अलग करने और उन्हें इतनी दूरी पर व्यवस्थित करने का एक तरीका है कि परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा कार्य करना बंद कर देती है, तो यह बहुत कठिन काम होना चाहिए। परमाणु के नाभिक से इसके घटकों को निकालने के लिए, किसी को भी अंतर-परमाणु बलों को दूर करने का प्रयास करना चाहिए। ये प्रयास परमाणु को उसमें निहित नाभिकों में विभाजित करने की दिशा में जाएंगे। इसलिए, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि परमाणु नाभिक की ऊर्जा उन कणों की ऊर्जा से कम होती है जिनमें यह होता है।

क्या उपपरमाण्विक कणों का द्रव्यमान परमाणु के द्रव्यमान के बराबर होता है?

पहले से ही 1919 में, शोधकर्ताओं ने एक परमाणु नाभिक के द्रव्यमान को मापना सीख लिया। सबसे अधिक बार, इसे विशेष तकनीकी उपकरणों का उपयोग करके "तौला" जाता है, जिसे मास स्पेक्ट्रोमीटर कहा जाता है। ऐसे उपकरणों के संचालन का सिद्धांत यह है कि विभिन्न द्रव्यमान वाले कणों की गति की विशेषताओं की तुलना की जाती है। इसके अलावा, ऐसे कणों में समान विद्युत आवेश होते हैं। परिकलन से पता चलता है कि वे कण जिनमें विभिन्न संकेतकजनता विभिन्न पथों के साथ चलती है।

आधुनिक वैज्ञानिकों ने बड़ी सटीकता के साथ सभी नाभिकों के द्रव्यमान के साथ-साथ उन्हें बनाने वाले प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का पता लगा लिया है। यदि हम एक निश्चित नाभिक के द्रव्यमान की तुलना उसमें निहित कणों के द्रव्यमान के योग से करते हैं, तो यह पता चलता है कि प्रत्येक मामले में नाभिक का द्रव्यमान अलग-अलग प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान से अधिक होगा। यह अंतर किसी भी रसायन के लिए लगभग 1% होगा। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एक परमाणु नाभिक की बंधन ऊर्जा उसकी बाकी ऊर्जा का 1% है।

इंट्रान्यूक्लियर बलों के गुण

न्यूट्रॉन जो नाभिक के अंदर होते हैं, कूलम्ब बलों द्वारा एक दूसरे से विकर्षित होते हैं। हालांकि, परमाणु अलग नहीं होता है। यह एक परमाणु में कणों के बीच एक आकर्षक बल की उपस्थिति से सुगम होता है। ऐसे बल, जो विद्युत से भिन्न प्रकृति के होते हैं, नाभिकीय कहलाते हैं। और न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की बातचीत को मजबूत बातचीत कहा जाता है।

संक्षेप में, परमाणु बलों के गुण इस प्रकार हैं:

• यह चार्ज स्वतंत्रता है;
• केवल कम दूरी पर कार्रवाई;
• साथ ही संतृप्ति, जो एक दूसरे के पास केवल एक निश्चित संख्या में न्यूक्लियॉन की अवधारण को संदर्भित करता है।

ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, जिस क्षण परमाणु कण संयुक्त होते हैं, ऊर्जा विकिरण के रूप में निकलती है।

परमाणु नाभिक की बंधन ऊर्जा: सूत्र

उपरोक्त गणना के लिए, आम तौर पर स्वीकृत सूत्र का उपयोग किया जाता है:

EST=(जेड एम पी + (ए-जेड) एम एन -एममैं) तो

यहाँ नीचे ESTनाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा को संदर्भित करता है; से- प्रकाश की गति; जेड-प्रोटॉन की संख्या; (ए-जेड) न्यूट्रॉन की संख्या है; एमपीप्रोटॉन के द्रव्यमान को दर्शाता है; लेकिन मैं नहींन्यूट्रॉन का द्रव्यमान है। एम आईएक परमाणु के नाभिक के द्रव्यमान को दर्शाता है।

विभिन्न पदार्थों के नाभिक की आंतरिक ऊर्जा

नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा निर्धारित करने के लिए, उसी सूत्र का उपयोग किया जाता है। सूत्र द्वारा गणना की गई बाध्यकारी ऊर्जा, जैसा कि पहले संकेत दिया गया है, 1% से अधिक नहीं है कुल ऊर्जापरमाणु या विश्राम ऊर्जा। हालांकि, करीब से जांच करने पर, यह पता चलता है कि यह संख्या एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में काफी उतार-चढ़ाव करती है। यदि आप इसके सटीक मूल्यों को निर्धारित करने का प्रयास करते हैं, तो वे विशेष रूप से तथाकथित प्रकाश नाभिक के लिए भिन्न होंगे।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु के अंदर बाध्यकारी ऊर्जा शून्य होती है क्योंकि इसमें केवल एक प्रोटॉन होता है। हीलियम नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा 0.74% होगी। ट्रिटियम नामक पदार्थ के नाभिक के लिए यह संख्या 0.27% होगी। ऑक्सीजन में 0.85% है। नाभिक में, जहां लगभग साठ नाभिक होते हैं, अंतर-परमाणु बंधन ऊर्जा लगभग 0.92% होगी। बड़े द्रव्यमान वाले परमाणु नाभिक के लिए, यह संख्या धीरे-धीरे घटकर 0.78% हो जाएगी।

हीलियम, ट्रिटियम, ऑक्सीजन या किसी अन्य पदार्थ के नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा निर्धारित करने के लिए उसी सूत्र का उपयोग किया जाता है।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के प्रकार

इस तरह के मतभेदों के मुख्य कारणों को समझाया जा सकता है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि नाभिक के अंदर निहित सभी न्यूक्लियॉन दो श्रेणियों में विभाजित होते हैं: सतह और आंतरिक। आंतरिक न्यूक्लियॉन वे होते हैं जो सभी तरफ से अन्य प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से घिरे होते हैं। सतह वाले केवल अंदर से उनसे घिरे होते हैं।

एक परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा एक बल है जो आंतरिक नाभिक के लिए अधिक स्पष्ट है। कुछ ऐसा ही, वैसे, विभिन्न तरल पदार्थों के पृष्ठ तनाव के साथ होता है।

एक नाभिक में कितने न्यूक्लियॉन फिट होते हैं

यह पाया गया है कि तथाकथित हल्के नाभिकों में आंतरिक नाभिकों की संख्या विशेष रूप से कम होती है। और उनमें जो सबसे हल्के की श्रेणी से संबंधित हैं, लगभग सभी नाभिकों को सतह के रूप में माना जाता है। ऐसा माना जाता है कि परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा एक मात्रा है जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के साथ बढ़नी चाहिए। लेकिन यह वृद्धि भी अनिश्चित काल तक जारी नहीं रह सकती है। पर एक निश्चित राशिन्यूक्लियॉन - और यह 50 से 60 तक है - एक और बल काम में आता है - उनका विद्युत प्रतिकर्षण। यह नाभिक के भीतर बाध्यकारी ऊर्जा की उपस्थिति से स्वतंत्र रूप से भी होता है।

में परमाणु नाभिक की बाध्यकारी ऊर्जा विभिन्न पदार्थवैज्ञानिकों द्वारा परमाणु ऊर्जा जारी करने के लिए उपयोग किया जाता है।

कई वैज्ञानिक हमेशा इस सवाल में रुचि रखते हैं: जब हल्के नाभिक भारी नाभिक में विलीन हो जाते हैं तो ऊर्जा कहाँ से आती है? वास्तव में, यह स्थितिपरमाणु विखंडन के समान। हल्के नाभिकों के संलयन की प्रक्रिया में, जैसा कि भारी नाभिकों के विभाजन के दौरान होता है, हमेशा एक मजबूत प्रकार के नाभिक बनते हैं। प्रकाश नाभिक से उनमें सभी नाभिकों को "प्राप्त" करने के लिए, खर्च करना आवश्यक है कम मात्राऊर्जा की तुलना में जो संयुक्त होने पर जारी होती है। इसका उलटा भी सच है। वास्तव में, संलयन की ऊर्जा, जो द्रव्यमान की एक निश्चित इकाई पर पड़ती है, विखंडन की विशिष्ट ऊर्जा से अधिक हो सकती है।

परमाणु विखंडन की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक

इस प्रक्रिया की खोज वैज्ञानिकों हैन और स्ट्रैसमैन ने 1938 में की थी। बर्लिन यूनिवर्सिटी ऑफ केमिस्ट्री की दीवारों के भीतर, शोधकर्ताओं ने पाया कि जब यूरेनियम पर अन्य न्यूट्रॉन की बमबारी होती है, तो यह आवर्त सारणी के बीच में खड़े होकर हल्के तत्वों में बदल जाता है।

ज्ञान के इस क्षेत्र के विकास में एक महत्वपूर्ण योगदान लिस मीटनर द्वारा भी दिया गया था, जिसे हन ने एक बार एक साथ रेडियोधर्मिता का अध्ययन करने का प्रस्ताव दिया था। हैन ने मीटनर को केवल इस शर्त पर काम करने की अनुमति दी कि वह तहखाने में अपना शोध करे और कभी न चढ़े ऊपरी तलजो भेदभाव का एक तथ्य था। हालांकि, इसने उसे परमाणु नाभिक के अध्ययन में महत्वपूर्ण सफलता प्राप्त करने से नहीं रोका।