1. Միջուկային ռեակցիաներ

 

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

 

Ա. Բեքերել

 

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

 

   

Օրինակներ՝

 

 

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 $\mathrm{\beta }$-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:

                                                        

 

 

$\mathrm{\alpha }$-տրոհման ժամանակ իզոտոպի ատոմային համարը փոքրանում է երկու միավորով, իսկ զանգվածյին թիվը՝ չորս միավորով: Սրանք $\mathrm{\alpha }$- և $\mathrm{\beta }$-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:

 

                      Յուրի Հովհաննիսյան

 

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

 

               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՝ ${}_7{}^{14}N+{}_2{}^4\mathit{He}\to {}_8{}^{17}O+{}_1{}^{1}H$

 

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 (${10}^{-6}\text{ վ}$) ընթացքում տեղի է ունենում միջուկային պայթյուն (ատոմային ռումբ):

 

 

Միջուկային ռեակցիաների ժամանակ էներգիայի փոփոխությունը չափազանց մեծ է և, ըստ Ա. Էյնշտեյնի հանրահայտ հավասարման՝ $E=m{c}^2,\text{ կամ՝ }\mathrm{\Delta }m=\mathrm{\Delta }E/c^2$, 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:

 

 

Նկարում բերված է ատոմակայանի աշխատանքի սկզբունքային ուրվագիրը:

  

 

 

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

 

Օրինակ՝