Изотопы.
Масса протона, как и масса нейтрона, равна единице. В атоме содержатся целые числа протонов и нейтронов. Поэтому относительная атомная масса элемента должна выражаться целым числом. Однако относительные атомные массы большинства элементов в периодической системе представляют собой дробные числа.
Например,
Это можно объяснить так. В природе существуют атомы одного и того же элемента с разной массой. Так, встречаются атомы хлора с атомной массой 35 и 37. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.
Разновидности атомов одного элемента, обладающие одинаковыми зарядами ядер, но разными массовыми числами, называются изотопами.
Каждый
изотоп характеризуется двумя величинами:
массовым числом (проставляется вверху
слева от химического знака) и порядковым
номером (проставляется внизу слева от
химического знака) и обозначается
символом соответствующего элемента.
Например, изотоп углерода с массовым
числом 12 записывается так:
,
или словами «углерод-12».
Изотопы
известны и для других химических
элементов. Например, элемент водород
имеет три
изотопа.
Н
– протий (1
р);
D
(
Н)
- дейтерий (1
р, 1 n);
T
(
Н)
- тритий (1 р, 2 n). Уран так же имеет три
изотопа
Разные элементы имеют разное число
изотопов. Некоторые элементы (фтор,
натрий, алюминий) в природе встречаются
только в виде одного изотопа. Другие
изотопы этих элементов неустойчивы.
Олово имеет самое большое число устойчивых
изотопов – десять.
Относительная атомная масса элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева - это среднее арифметическое масс атомов его изотопов.
Например,
природный
хлор - это смесь 77,4% изотопа
С1
и 22,6% изотопа
Сl.
Поэтому
Химические свойства всех изотопов одного элемента одинаковы. Т.о. химические свойства элементов зависят от заряда ядра атома, а не от атомной массы. Заряд ядра атома является главной характеристикой элемента:
Химический элемент - это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.
Ядерные реакции.
Как известно, атомы радия распадаются на атомы двух новых элементов - гелия и радона:
В ядре происходят обменные процессы:
Реакции, при которых изменяется состояние атомного ядра или ядро превращается в ядра новых элементов, называются ядерными.
При химических реакциях изменяются только электронные оболочки атомов, но не ядра.
Ядерные реакции могут осуществляться самопроизвольно (естественная радиоактивность) или искусственно (в результате бомбардировки ядра частицами высоких энергий – нейтронами, протонами, ядрами гелия, неона и др.).
Ядерные
реакции записывают с помощью уравнений,
подобных химическим уравнениям. В
уравнениях используют структурные
символы: электрон
,
фотон
нейтрон
протон
Например, естественная радиоактивность урана, тория выражается уравнениями:
Примером искусственной ядерной реакции является реакция получения менделевия (Md)
При ядерных реакциях одни элементы превращаются в другие. Ядерные реакции – это ядерная форма движения материи.
С помощью ядерных реакций получены новые элементы, которые в природе в настоящее время не существуют: технеций Тс (№ 43), прометий Рm (№ 61), астат At (№ 85), франций Fr (№ 87), трансурановые элементы (№93 - 106). С помощью ядерных реакций получено более 100 радиоактивных изотопов всех химических элементов. Радиоактивные изотопы химических элементов используются в биологии, медицине, в народном хозяйстве.
При
ядерных реакциях выделяется большое
количество энергии. Так, при делении 1
г ядер изотопа урана
выделяется 7,5107кДж
энергии.