izotermik,izobar, izotonlar, yadro reaksiyalari Radioaktivlik

izotermik,izobar, izotonlar, yadro reaksiyalari Radioaktivlik
Reja:
1. Izotеrmik, izoxorik, izobarik jarayonlar
2. Radioaktivlik
3. .Atom tuzulishi. Va .Yadroviy reaksiyalar
Radioaktivlik (radio... va activus — taʼsirchan) — kimyoviy element beqaror
izotopining elementar zarralar yoki yadrolar chiqarib oʻz-oʻzidan boshqa element
izotopiga aylanish qobiliyati. Tabiiy sharoitlardagi izotoplarda boʻladigan radioaktiv
tabiiy radioaktiv, yadro reaksiyalari vositasida olinadigan izotoplarning radioaktivi
sunʼiy radioaktiv deyiladi. Sunʼiy va tabiiy R. orasida hech qanday farq yoʻq. Ikkala
holda yuz beradigan radioaktiv yemirilish jarayoni bir xil qonunlarga boʻysunadi.
Radioaktivlik hodisasini birinchi marta 1896 yilda A. A. Bekkerel kashf qilgan. U
uran tuzlaridan nomaʼlum nurlar chiqishini, bu nurlar xuddi rentgen nurlari kabi har
xil moddalardan oʻtishini, fotografiya plstinkasini qoraytirishini birinchi boʻlib
aniqladi va ularni radioaktiv nurlar deb atadi. Tez orada toriyning radioaktivligi
aniqlandi. 1898 y.da esa M. Sklodovskaya Kyuri va P. Kyurilyar ikkita yangi
radioaktiv element (poloniy va radiy) ni kashf etdilar. E. Rezerford va yuqorida
nomlari zikr etilgan olimlarning kuzatishlari natijasida radioaktiv moddalar oʻzidan
uch xil koʻrinishdagi (a, r va u)nurlarni chiqarishi aniqlandi va bu nurlarning tabiati
oʻrganildi: anurlar ikkita musbat zaryadga ega boʻlgan geliy atomining yadrosidan
iborat; nurlar manfiy zaryadga ega boʻlgan elektronlardan iborat; unurlar rentgen
nurlariga oʻxshaydigan elektromagnit nurlanishdir
Radioaktivlikning maʼlum
boʻlgan asosiy turlari quyidagilardan iborat: 1) sxemirilish; 2) remirilish (shu
jumladan, Ktutish); 3) protonli R.; 4) ogʻir yadrolarning spontan ravishda boʻlinishi.
Radioaktiv yemirilish natijasida hosil boʻlgan yadrolar radioaktiv boʻlishi va
ularning yemirilishidan hosil boʻlgan yangi yadrolar ham yana radioaktiv boʻlishi
mumkin va h.k. Tabiatda uchta radioaktiv kator mavjud ekanligi aniqlangan boʻlib,
ular uran, toriy va aktinouran elementlaridan boshlanadi. Uchchala holda ham oxirgi
mahsulot qoʻrgʻoshin izotoplari, yaʼni birinchi katorda oxirgi mahsulot 206Rv,
ikkinchisida 2O8Rv va uchinchisida 207Rv boʻladi. Radioaktiv yemirilish
nazariyasi koʻrsatadiki, dt vaqt ichida yemiriladigan yadrolarning soni dN radioaktiv
yadrolarning umumiy soni TV ga proporsional boʻlib, radioaktiv yemirilish
eksponensial qonun boʻyicha kechadi: N=Noe~x"; bunda N —t paytdagi
yemirilmagan yadrolar soni, No — boshlangʻich paytdagi yemirilmagan yadrolar
soni va ^.yemirilish doimiysi; yadroning ichki tuzilishiga bogʻliq boʻlgan oʻzgarmas
miqdor. Radioaktiv yemirilishning eksponensial qonuni statistik qonun boʻlib, faqat
juda katta sondagi atomlar uchun oʻrinlidir. Boshlangʻich paytdagi yadrolar miqdori
yarmisining yemirilishiga ketadigan vaqt moddaning yarim yemirilish davri T
deyiladi. U yemirilish doimiysi X bilan quyidagicha bogʻlangan: T=0,603 X.
Radioaktiv qatorlarni boshlab beruvchi uran nU, torii ^Th va aktinouran 92i
elementlarining yarim yemirilish davrlari, mos ravishda 4,51109 yil, 1,391010 yil
va 7,13YU8 yilga teng . Radioaktivlik, asosan, kyuri yoki uning ulushlari orkali
ifodalanadi. Aktivlik 1 kyuri sifatida radioaktiv moddaning bir sekundda 3,710’° ta
yadrosining yemirilishi qabul qilingan.
Radioaktivlik kashf qilinishi fan va texnikaning taraqqiyotiga katta hissa qoʻshdi. U
moddalar tuzilishi va xossalarini oʻrganishda yangi davr ochib berdi.
Atom tuzilishining murakkab ekanligini isbotlovchi kashfiyotlardan yana biri 1895
y. frantsuz olimi Anri Bekkerel tomonidan ochilgan tabiiy radioaktivlik xodisasidir.
Radioaktivlik xodisasi ochilishidan sal oldin 1896 yil yanvarda Rentgen gnurlarniochdi va keyinchalik bu nurlar «Rentgen» nurlari nomini oldi. Rentgen
nurlari to’lqin uzunligi 10-5-102 nm bo’lgan, ko’zga ko’rinmaydigan elektromagnit
nurlanishi bo’lib, kuchli teshib o’tish qobiliyatiga ega. rentgen nurlarining bu
xossasidan texnikada va meditsinada ko’p qo’llaniladi. A.Bekkerel bu kashfiyot
bilan juda qiziqdi va K2[UO2(SO4)2]2H2O mineralini qorong’ulikda o’z-o’zidan
ko’zga ko’rinmas nur tarqatishini aniqladi. Bu hodisa radioaktivlik deyiladi.
Bekkerel maslahati bilan M.Skladovskaya-Kyuri va uning eri Per-Kyurilar
o’zlarining eng muhim tajribalariga kirishadilar va uran rudasi tarkibidan 1898 y.
poloniy va raiy elementlarini ajratib olishga muvaffaq bo’ladilar.
Radioaktivlik hodisasini keyinchalik asosan tekshirganingliz olimlardan Ernest
Rezerford bo’lib, u uch xil – a (alfa), (beta) va g (gamma) nurlanishni aniqladi. Har
bir nurlanish o’zining elektr xossasi va teshib o’tish qobiliyatlari bilan farq qiladi. nurlanish juda katta tezlik bilan harakterlanuvchi elektronlar oqimidan iborat
ekanligi isbotlandi, shuning uchun ular, -zarrachalar deb nomlanadi. Elektron
zaryadi birligida har bir -zarracha birligi 1ga teng.
A-nurlar musbat zaryadlangan zarrachalar bo’lib, ularning zaryadi +2 ekanligi
isbotlandi. Rezerford a-zarracha massasim -zarrachasiga nisbatan juda yuqori
ekanligi va ular atrof muhitdagi elektronlarni briktirib geliy atomini hosil qilishini
aniqladi.
Atom tuzilishi to’g’risidagi eng birinchi model Tomson (1904 y) tomonidan
yaratilgan bo’lib, unga asosan atom-ma‘lum bir zichlikka ega bo’lgan, taxminan
uning diametri 0,1 nm hajmidagi msbat elektrosferadir, elektronlar bu maydonda
ularni neytrallab turadi. Elektronlarning tebranuvchan harakati elektromagnit
to’lqinini yaratadi deydi. Bu Rezerford (1907 y) amalda isbot qildi. U toza oltin
folgasidan a-nurlar o’tkazganda ularning 10000 tadan bir spektr 1800 burchak ostida
orqaga qaytadi. Bularni hisoblab bu musbat zaryadlarning o’lchovi 10-13 sm ekanini
aniqladi. Bu asosda Rezerford 1911 yil atom tuzilishining planetar modelini yaratdi.
Rezerfordning atom tuzilishining yadro-planetar modeli.
Atom tuzilishi to’g’risidagi to’g’ri tushunchalarning yaratilishida Rezerford va
uning shogirdlari Geyger hamda Marsdenlar tomonidan o’tkazilgan tajriba natijalari
ya‘ni turli moddalarda a-zarrachalarining og’ishi muhim rol oynadi. Radioaktiv
manbadan chiqayotgan a-zarrachalar oqimi tor tirqish orqali oltin folgaga
yuboriladi.
A-zarrachalarni
yuziga
ZnS
yoki
K2
[PtC16]
qoplangan
fyuorestsirlovchi aylanma ekranda qayd qilinadi. A-zarrachalarning yoyilishini
kuzatuvchi Rezerford tajribasi 1-rasmda keltirilgan. Oltin folgasidan o’tayotgan azarrachalarning ko’pchilik qismi yoyilmasidan o’tadi. Faqat ularning bir qismigina
ma‘lum darajada yoyiladi, hatto ulardan ayrimlari butunlay qarama-qarshi tomonga
(orqaga) yo’naladi va ekranda chaqnash kuzatiladi.
Qarama-qarshi tomonda vujudga keladigan chaqnashlar soni a-zarrachasi yo’liga
qoyilgan folganing qanday metalldan tayyorlanganligiga bog’liq bo’ladi. Bir xil
sharoitda o’tkazilgan tajribalar shuni ko’rsatdiki, metall massasi qancha katta yoki
metallning tartib nomeri qanchalik katta bo’lsa teskari tomonga yo’nalgan a-
zarrachalar soni shuncha ko’p bo’ladi.
Masalan: bir minutda alyuminiy
plastinkasidan qaytgan a-zarrachalar soni-3 ta, temirda-10, misda-15, kumushda-27,
qalayda-34, platinada-63 va x.kazolarga teng bo’ladi. Juda katta energiyaga va
sekundiga un minglar kilometr tezlikka ega bo’lgan a-zarrachalarining to’g’ri yo’lini
butunlay teskari tomonga o’zgartirishi kutilmagan hodisa bo’lib, hammani xayratga
soldi. Tajriba natijalarini eshitgan Rezerford bu mening hayotimdagi eng kutilmagan
voqeadir va bu papiros qog’oziga qaratib otilgan o’qning undan qaytib o’zingni
yarador qilishi kabi kutilmagan xodisalar deydi. Atom yadrosining tarkibi va
tuzilishi (qisqacha). Atom yadrosi: tarkibi, xususiyatlari, modellari, yadro kuchlari.
Massasi. Asosiy o'lchamlari Muayyan miqdordagi proton va neytronga ega
zarrachalar sinfi deb hisoblangan atom yadrosi deyiladi nuklidga aylanadi.
Ba'zi kamdan-kam holatlarda qisqa umrli ekzotik atomlar paydo bo'lishi mumkin,
bunda boshqa zarralar nuklon o'rniga yadro bo'lib xizmat qiladi.
Yadrodagi protonlar soni uning zaryad soni deb ataladi Z (\\ displaystyle Z) - bu
raqam Mendeleev elementlarining davriy jadvaliga kiradigan elementning tartib
raqamiga tengdir. Yadrodagi protonlar soni neytral atomning elektron qobig'ining
tuzilishini va shuning uchun tegishli elementning kimyoviy xususiyatlarini
aniqlaydi. Yadrodagi neytronlar soni bunga deyiladi izotop raqami N (\\ displey
uslubi N). Bir xil proton va turli xil neytronlarga ega yadrolarga izotoplar deyiladi.
Bir xil miqdordagi neytronlarga ega, ammo har xil protonli yadrolarga izotonlar
deyiladi. Izotop va izoton atamalari ko'rsatilgan yadrolarni o'z ichiga olgan
atomlarga nisbatan, shuningdek bitta kimyoviy elementning kimyoviy bo'lmagan
turlarini tavsiflash uchun ham qo'llaniladi.
Yadrodagi nuklonlarning umumiy soni uning massa soni deb nomlanadi. A (\\
displey uslubi A) ( A \u003d N + Z (\\ displey uslubi A \u003d N + Z)) va davriy
jadvalda ko'rsatilgan o'rtacha atom massasiga teng. Bir xil massa soniga ega, ammo
turli proton-neytron tarkibiga ega bo'lgan nuklidlar odatda izobarlar deyiladi.
Har qanday kvant tizimi singari, yadrolar ham hayajonlangan holatda bo'lishi
mumkin va ba'zi holatlarda bunday holatning umri yillar davomida hisoblab
chiqiladi. Bunday hayajonlangan holatlarga yadroviy izomerlar deyiladi.
Atom yadrosining tuzilishi. Yadro kuchlari
Yadro kuchlari.Yadro tarkibidagi zarrachalarning bog'lovchi energiyasi, uran
yadrolarining parchalanishi, zanjir reaktsiyasi. Atom yadrosining tuzilishi Yadro
kuchlari Zaryadlangan zarrachalarning tarqalishini, agar bir nuqtada bir joyga
to'plangan va bir xil kattalikdagi qarama-qarshi elektr energiyasining yagona sferik
taqsimoti bilan o'ralgan markaziy elektr zaryadidan iborat atomni olsak, tushuntirish
mumkin. Atomning bunday joylashishi bilan, a- va β-zarralar, ular atom markazidan
juda yaqin masofada o'tganda katta og'ishlarni boshdan kechirishadi, ammo bunday
og'ish ehtimoli unchalik katta emas. Shunday qilib, Ruterford atom yadrosini kashf
etdi, shu vaqtdan boshlab yadro fizikasi atom yadrolarining tuzilishi va
xususiyatlarini o'rganishni boshladi.
Elementlarning barqaror izotoplari kashf etilgandan so'ng, eng engil atomning
yadrosi barcha yadrolarning tarkibiy zarralari rolini oldi. 1920 yildan beri vodorod
atomining yadrosi rasmiy atama - protonga ega. Ko'zga tashlanadigan
kamchiliklarga
ega
bo'lgan
yadro
tuzilishining
proton-elektron
qidiruv
nazariyasidan so'ng, birinchi navbatda, yadrolarning spinlari va magnit
momentlarini o'lchash tajriba natijalariga zid keladi; 1932 yilda Jeyms Chadvik
tomonidan yangi neytron deb nomlangan elektr neytral zarrasi kashf qilindi. Xuddi
shu yili Ivanenko va mustaqil ravishda Heisenberg yadro proton-neytron tuzilishi
haqida gipotezani ilgari surdilar. Keyinchalik, yadro fizikasi va uning qo'llanilishi
rivojlanishi bilan bu faraz to'liq tasdiqlandi.
Atom yadrosining tuzilishi nazariyalari
Fizikaning rivojlanishi jarayonida atom yadrosining tuzilishi uchun turli xil farazlar
ilgari surildi; Shunga qaramay, ularning har biri faqat cheklangan yadro
xususiyatlarini tavsiflashga qodir. Ba'zi modellar o'zaro eksklyuziv bo'lishi mumkin.
Eng mashhurlari quyidagilar: Yadroning tomchilatib modeli - 1936 yilda Niels Boh
tomonidan taklif qilingan.
Yadroning qobiq modeli - XX asrning 30-yillarida taklif qilingan.
Umumiy Bohr-Mottelson modeli
Klaster yadro modeli
Nuklon birlashmasi modeli
Supero'tkazuvchi yadro modeli
Statistik yadro modeli
Nazariyadan haqiqatga
Yigirmanchi asrning boshlariga kelib, atom tuzilishi faqat gipoteza bo'lib qolmadi,
ammo mutlaq haqiqatga aylandi. Ma'lum bo'ldiki, atom yadrosining tuzilishi juda
murakkab tushunchadir. Uning tarkibiga quyidagilar kiradi: Ammo savol tug'ildi:
atomning tarkibi va bu zaryadlarning boshqa sonini o'z ichiga olganmi yoki yo'qmi?
Sayyoraviy model Dastlab, atom bizning Quyosh tizimimizga juda o'xshash tarzda
qurilgan deb o'ylagan. Biroq, tezda bunday qarash umuman to'g'ri emasligi ma'lum
bo'ldi. Tasvirning astronomik shkalasini millimetrning milliondan uch qismini
egallaydigan mintaqaga sof mexanik ravishda o'tkazish muammolari hodisalarning
xususiyatlari va xususiyatlarining sezilarli va keskin o'zgarishiga olib keldi. Asosiy
farq atom tomonidan qurilgan juda qattiq qonunlar va qoidalar edi.
Sayyoraviy modelning kamchiliklari
Birinchidan, bir xil turdagi va elementdagi atomlar parametrlar va xususiyatlar
jihatidan mutlaqo bir xil bo'lishi kerakligi sababli, bu atomlarning elektronlarining
orbitalari ham bir xil bo'lishi kerak. Biroq, astronomik jismlarning harakat qonunlari
bu savollarga javob bera olmadi. Ikkinchi qarama-qarshilik shundan iboratki,
elektronning orbitada harakatlanishi, agar biz unga yaxshi o'rganilgan fizik
qonunlarni qo'llasak, doimiy ravishda energiya chiqarilishi kerak. Natijada, bu
jarayon elektronning emirilishiga olib keladi va natijada parchalanadi va hatto
yadroga tushadi.
Ona to'lqinining tuzilishi va
1924 yilda yosh aristokrat Lui de Brogli ilmiy jamoatchilikni atom yadrolarining
tarkibi kabi g'oyalar to'g'risida fikr yuritishga undadi. G'oya shundan iborat ediki,
elektron shunchaki yadro atrofida aylanadigan harakatlanuvchi to'p emas. Bu
kosmosda to'lqinlarning tarqalishiga o'xshash qonunlarga muvofiq harakat qiladigan
loyqa modda. Tezda, bu g'oya umuman har qanday jismning harakatiga taalluqli
bo'lib, biz bu harakatning faqat bitta tomonini payqadik, ammo ikkinchisi aslida
ko'rinmaydi. Biz to'lqinlar tarqalishini ko'rishimiz mumkin va zarracha harakatini
sezmaymiz yoki aksincha. Aslida, harakatning ikkala tomoni hamisha mavjud va
elektronning o'z orbitasida aylanishi nafaqat zaryadning o'zi, balki to'lqinlarning
tarqalishidir. Ushbu yondashuv ilgari qabul qilingan sayyoraviy modeldan tubdan
farq qiladi.
Izoxorik jarayon
Izoxorik jarayon deb, gazning o’zgarmas xajmda bir xolatdan boshqa holatga
o’tishiga aytiladi. Izoxorik jarayonni tasavvur qilish uchun ideal gazni berk idishda
qamalgan deb faraz qillaylik. Silindrni va unga qamalgan gazni qizdiramiz. Gaz
tashqi kuchlar ustidan ish bajara olmaydi. Termodinamikaning birinchi qonuniga
ko’ra: Q=∆U+A
Biroq A = 0. Shuning uchun izoxorik jarayonda gazning ichki energiyasini
o’zgarishi gazga berilgan issiqlik miqdoriga teng:
Q = ∆U.
Izobarik jarayon
Izobarik jarayon deb, gazning o’zgarmas bosimda bir holatdan boshqa holatga
o’tishiga aytiladi. Izobarik jarayonni amalga oshirish uchun porsheni erkin kuzg’ala
oladigan silindrga gaz qamaymiz. Gaz qizdirilganda unga Q issiqlik miqdori
beriladi. Termodinamikaning birinchi bosh qonuniga binoan sistemalarga berilgan
energiya qisman sistemaning ichki - energiyasiga aylanadi xamda qisman porshenni
siljitishda bajarilgan ishga sarf bo’ladi (mexanik energiyaga aylanadi):
Q = ∆U + A
Izotermik jarayon
Izotermik jarayon deb, o’zgarmas temperaturada gazning bir holatdan boshqa
holatga o’tish jarayoniga aytiladi. Izotermik jarayonni amalga oshirish uchun gazni
oson ko’zg’aluvchan porshenli silindr ichiga, silindrning o’zini esa qat’iy ravishda
o’zgarmas temperatura (rasmda shtrixli chizik,) saqlanib turadigan — termostat
ichiga joylashtiramiz.Gazni asta-sekin siqamiz. Bunda biz A ish bajaramiz.
Termodinamikaning birinchi qonuniga binoan issiqlik miqdori quyidagiga teng
bo’ladi: Q = ∆U+A. Gaz temperaturasi o’zgarmas bo’lgani uchun uning ichki
energyasi xam o’zgarmas bo’ladi: U = const, ∆U= 0. Shuning uchun gaz ustida
bajarilgan ish gaz termostatga berishi mumkin bo’lgan Q issiqlik miqdoriga teng:
Q=A
Termodinamikaning nol qonuni
Ushbu qonun oxirgi bo'lib ishlagan va quyidagicha o'qilgan: agar
A = C va B = C bo'lsa, unda A = B
Bu termodinamikaning boshqa uchta qonunining asosiy va asosiy qoidalarini
belgilaydi. Bu termal muvozanat qonunining nomi bilan taxmin qilinadi. Ya'ni, agar
tizimlar boshqa tizimlar bilan mustaqil ravishda issiqlik muvozanatida bo'lsa, ular
bir-biri bilan termal muvozanatda bo'lishi kerak. Ushbu qonun harorat tamoyilini
o'rnatishga imkon beradi. Ushbu tamoyil issiqlik muvozanatida topilgan ikki xil
jismning issiqlik energiyasini bir-biri bilan taqqoslash uchun xizmat qiladi. Agar bu
ikki tanada issiqlik muvozanati bo'lsa, u keraksiz bir xil haroratda bo'ladi. Agar
boshqa tomondan, ikkalasi ham uchinchi tizim bilan termal muvozanatni o'zgartirsa,
ular ham bir-birlari bilan bo'ladi. Issiqlik sig‘imining temperaturaga bog‘liqligi.
Termodinamik hisoblarda reaksiyada qatnashayotgan moddalarning issiqlik
sig‘imini va uning haroratga bog‘liqligini bilish kerak. Turli haroratlar uchun issiqlik
sig‘imi tajribada aniqlanadi yoki nazariy hisoblanadi. Issiqlik sig‘imining turli
haroratlardagi tajribaviy qiymatlari quyidagi empirik darajali qatorlar bilan
ifodalanadi (interpolyasion tenglamalar): Cp = a+bT+c`/T2 yoki
Cp = a+bT+cT2+dT3 bu yerda a, b, c, c`, d – empirik konstantalar.
Kirxgoff qonuni.
Har qanday reaksiya entalpiyasi дH- reaksiya mahsulotlari va dastlabki
moddalarning hosil bo`lish entalpiyalari yig`indilari orasidagi ayirmaga teng
bo`ladi: дH(reak)=дH(mahs)-дH(dast.mod.)
Bu tenglama Kirgoff qonunining tenglamasidir. Yuqoridagi tenglamani integrallash
natijasida quyidagi ifoda kelib chiqadi:лН,=ДН,+дСр(Т2-Т,) лН2=ДН1+дСр(Т2-
Т1) Bu yerda дН2 va ДН1 reaksiya entalpiyasining T1 va T2 dagi qiymatlari. Agar
dastlabki holat standart holatdan boshlanadigan bo`lsa va Cр lar harorat o`zgarishi
bilan o`zgarmasa, u holda Kirgoff formulasi quyidagi ko`rinishni oladi:
ДН2 =ДН1+ДСр(Т-298) Ko`pchilik moddalarning issiqlik sig`imlari harorat bilan
o`zgaradi. Bunday hollarda Cp uchun quyidagi empiric formulalardan foydalanish
mumkin: Ср=а0(+ а1*Т+а2*Т2+... bu yerda a0, a1, a2 koeffitsientlar С = 10.8 +
0,0087 T ko`rinishga ega.