Միջուկային ռեակցիաներ:

Միջուկային ռեակցիաներ

Այն ռեակցիաները, որոնց ժամանակ տեղի է ունենում ատոմների միջուկների բաղադրության փոփոխություն, կոչվում են միջուկային ռեակցիաներ:

Ատոմի կառուցվածքի վերաբերյալ տեսակետների զարգացումը դիտարկելիս խիստ կարևորվեց ռադիոակտիվության երևույթը, որը հայտնաբերվել է դեռևս 1896թ. ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ա. Բեքերելի կողմից:

Ռադիոակտիվությունը ատոմների որոշ իզոտոպների ինքնաբերաբար տրոհվելու երևույթն է, որի ընթացքում արձակվում են ռադիոակտիվ ճառագայթներ:

Դրանք բաղկացած են α-մասնիկներից (հելիումի ատոմի միջուկներ), β-մասնիկներից (էլեկտրոններ) և γ-ճառագայթներից (գերկարճ ալիքի երկարություն ունեցող էլեկտրամագնիսական ալիքներ):

Ի դեպ՝ ռադիոակտիվ ճառագայթները թափանցում են շատ նյութերի մեջ և անցնում անարգել (օրինակ՝ թուղթ, ցինկի թիթեղ), իսկ կապարի հաստ շերտով չեն անցնում:

Միջուկային ռեակցիաները բաժանվում են հիմնականում երկու խմբի՝ միջուկային տրոհում և միջուկային սինթեզ:

Եթե իզոտոպի միջուկից արձակվում է α-մասնիկ, ապա այն կոչվում է α-տրոհում:

Օրինակներ՝

Եթե իզոտոպի միջուկից արձակվում է β-մասնիկ, ապա այն կոչվում է β-տրոհում:

Օրինակներ՝                                                                             

Որոշ տարրերի բնական իզոտոպներ ռադիոակտիվ են, ինքնաբերաբար տրոհվում են որոշակի կիսարոհման պարբերությամբ:

Օրինակ ուրան-235 իզոտոպի տրոհումը մինչև կապար-207 կայուն իզոտոպի կատարվում է ըստ հետևյալ նկարի, որտեղ բերված են նաև համապատասխան իզոտոպների կիսատրոհման պարբերությունները:

Ինչպես նկատեցիր, տարրի β-տրոհման հետևանքով ստացված նոր տարրի զանգվածային թիվը նույնն է, իսկ ատոմային համարը մեկ միավորով մեծ է ելային տարրի ատոմային համարից, քանի որ ելային տարրի միջուկում առկա նեյտրոններից մեկը վերածվում է պրոտոնի:

α-տրոհման ժամանակ իզոտոպի ատոմային համարը փոքրանում է երկու միավորով, իսկ զանգվածյին թիվը՝ չորս միավորով: Սրանք α- և β-տրոհումների «տեղաշարժի» սկզբունքներն են, որ հայտնաբերվել են ավելի վաղ քան ատոմի կառուցվածքը:

Բնական պայմաններում 93 և ավելի մեծ ատոմային համար ունեցող տարրերը (տրանսուրանային տարրերը) չեն հանդիպում: Դրանք, ներառյալ 118-րդ տարրը, ստացվել են արհեստական ճանապարհով, հանրահայտ գիտական կենտրոններում, որոնք գտնվում են ԱՄՆ Բերկլի և ՌԴ Դուբնա քաղաքներում:

Ի դեպ՝ Դուբնայում միջուկային սինթեզի աշխատանքները ղեկավարում է մեր հայրենակից, միջուկային ֆիզիկայի և քիմիայի խոշորագույն մասնագետ, ակադեմիկոս Յուրի Հովհաննիսյանը:               

Միջուկային ռեակցիաները հավասարեցնելիս պետք է առաջնորդվել լիցքի և զանգվածի պահպանման օրենքներով:

Լիցքերի գումարը և զանգվածների գումարը հավասարման ձախ և աջ մասերում պետք է հավասար լինեն.

               Ըստ բերված նկարի՝ 88=86+2  և  226=222+4

Հայտնի են բազմաթիվ, գործնական կիրառություն ունեցող արհեստական միջուկային ռեակցիաներ: Ի դեպ՝ առաջին արհեստակամ միջուկային ռեակցիան իրականացրել է Է.Ռեզերֆորդը 1919 թվին՝ N714+He→O+H1181724

Օրինակ՝

Ուրան-235 իզոտոպը մեծ էներգիա ունեցող նեյտրոնի հետ բախվելիս բաժանվում է երկու նոր բեկորների՝ արձակելով 2−3 նեյտրոն, որոնք կարող են տրոհել ուրանի ևս 2−3 ատոմ և այսպես շարունակ:

Ուրանի որոշակի զանգվածում զարգանում է միջուկային շղթայական ռեակցիա, անջատվում է հսկայական էներգիա և, ընդամենը մեկ միկրովայրկյանի (10−6 վ) ընթացքում տեղի է ունենում միջուկային պայթյուն (ատոմային ռումբ):

Միջուկային ռեակցիաների ժամանակ էներգիայի փոփոխությունը չափազանց մեծ է և, ըստ Ա. Էյնշտեյնի հանրահայտ հավասարման՝ E=mc2, կամ՝  Δm=ΔE/c2, որտեղ E-ն էներգիան է, m-ը՝ զանգվածը, իսկ c-ն՝ լույսի արագությունը վակումում, զգալի կլինի նաև զանգվածի փոփոխությունը (զանգվածի դեֆեկտ, կորուստ):

Իսկ միջուկային շղթայական ռեակցիան կառավարելիս այն չի վերածվում պայթյունի, այլ ատոմային էլեկտրակայաններում վերածվում է էլեկտրական էներգիայի:

Մենք կողմնակից ենք «խաղաղ ատոմ»-ին:

Անհամեմատ ավելի շատ էներգիա է անջատվում միջուկային սինթեզի ռեակցիաների ժամանակ, երբ իրար են միանում փոքր ատոմային համար ունեցող տարրերի իզոտոպները:

Օրինակ՝

Արեգակի և շատ այլ աստղերի շիկացած վիճակում գտնվելը պայմանավորված է ջրածնից հելիումի առաջացումով՝ ըստ հետևյալ միջուկային սինթեզի: