Висмут и его характеристики. Висмут и его характеристики Атомная и молекулярная масса висмута
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Висмут - восемьдесят третий элемент Периодической таблицы. Обозначение - Bi от латинского «bismuthum». Расположен в шестом периоде, VA группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 83.
Висмут - мало распространенный в природе элемент: содержание его в земной коре составляет 0,00002% (масс.). В природе он встречается как в свободном состоянии, так и в виде соединений - висмутовой охры Bi 2 O 3 и висмутового блеска Bi 2 S 3 .
В свободном состоянии висмут представляет собой блестящий розовато-белый хрупкий металл плотностью 9,8 г/см 3 (рис. 1).Хрупкий. Температура плавления — 271,4 o С, кипения — 1552 o С.При комнатной температуре на воздухе висмут не подвергается окислению.
Рис. 1. Висмут. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса висмута
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии висмут существует в виде одноатомных молекул Bi, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 208,9804.
Изотопы висмута
Известно, что в природе висмут может находиться в виде единственного стабильного изотопа 209 Bi. Массовое число равно 209, ядро атома содержит восемьдесят три протона и сто двадцать шесть нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы висмута с массовыми числами от 184-х до 218-ти, а также более десяти изомерных состояний ядер.
Ионы висмута
На внешнем энергетическом уровне атома висмута имеется пять электронов, которые являются валентными:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5р 6 5d 10 6s 2 6р 3 .
В результате химического взаимодействия висмут отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Bi 0 -3e → Bi 3+ ;
Bi 0 -5e → Bi 5+ .
Молекула и атом висмута
В свободном состоянии висмут существует в виде одноатомных молекул Bi. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу висмута:
Сплавы висмута
Висмут образует легкоплавкие сплавы с другими элементами; например, сплав висмута со свинцом, оловом и кадмием плавится при 70 o С. Эти сплавы применяют в частности, в автоматических огнетушителях, действие которых основано на расплавлении пробки, изготовленной из такого сплава. Кроме того, они используются как припои.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
| Задание | Рассчитайте массовые доли элементов, входящих в состав оксида висмута (III), если его молекулярная формула имеет вид Се 2 O 3 . |
| Решение | Массовая доля элемента в составе какой-либо молекулы определяется по формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%. |
Инструкция
В таблице Д.И.Менделеева, как в многоэтажном многоквартирном доме « » химические элементы, каждый из которых занимает свою собственную квартиру. Таким образом, каждый из элементов имеет определенный порядковый номер, указанный в таблице. Нумерация химических элементов начинается слева направо, причем сверху. В таблице горизонтальные ряды называются периодами, а вертикальные столбцы – группами. Это немаловажно, потому что по номеру группы или периода можно также дать характеристику некоторым параметрам атома.
Атом представляет собой химически неделимую , но при этом состоящую из более мелких составных частей, к которым можно отнести (положительно заряженные частицы), (заряжены отрицательно) (нейтральные частицы). Основная масса атома сосредоточена в ядре (за счет протонов и нейтронов), вокруг которого вращаются электроны. В целом атом электронейтрален, то есть в нем количество положительных зарядов совпадает с количеством отрицательных, следовательно, число протонов и электронов одинаково. Положительный заряд ядра атома имеет место быть как раз за счет протонов.
Необходимо запомнить, что порядковый номер химического элемента количественно совпадает с зарядом ядра атома. Поэтому, чтобы определить заряд ядра атома необходимо посмотреть, под каким номером находится данный химический элемент.
Пример № 1. Определить заряд ядра атома углерода (С). Начинаем анализировать химический элемент углерод, ориентируясь на таблицу Д.И.Менделеева. Углерод находится в «квартире» № 6. Следовательно, он имеет заряд ядра +6 за счет 6 протонов (положительно заряженных частиц), которые располагаются в ядре. Учитывая, что атом электронейтрален, значит, электронов тоже будет 6.
Пример № 2. Определить заряд ядра атома алюминия (Al). Алюминий имеет порядковый номер - № 13. Следовательно, заряд ядра атома алюминия +13 (за счет 13 протонов). Электронов также будет 13.
Пример № 3. Определить заряд ядра атома серебра (Ag). Серебро имеет порядковый номер - № 47. Значит, заряд ядра атома серебра + 47 (за счет 47 протонов). Электронов также 47.
Обратите внимание
В таблице Д.И.Менделеева в одной клетке для каждого химического элемента указаны два числовых значения. Не путайте порядковый номер и относительную атомную массу элемента
Впереди лабораторная работа, а нужные навыки и умения по распознаванию химических веществ не наработаны. А может в химической лаборатории случайно отклеились этикетки с названиями соединений. Умение правильно определять химические вещества в силу своей специфичности может уже не потребоваться после окончания учебных заведений. Но зато эти знания могут понадобиться собственному ребенку, который придет за помощью. Что тогда ему ответить?
Вам понадобится
- Штатив с пробирками, реагенты для определения веществ, спиртовка, проволочка с петелькой, индикаторы
Инструкция
Химические вещества состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов, образуя в целом электронейтральное соединение. Чтобы определить состав вещества необходимо руководствоваться качественными реакциями на различные ионы. И не обязательно их учить наизусть, а достаточно знать, что существуют такие реагенты, с помощью которых можно определить практически любое химическое соединение.
Кислоты. Все кислоты объединяет то, что в их состав входит ион водорода. Именно его присутствие обусловливает . Качественной реакцией на эту группу веществ можно считать индикаторы, то есть в кислой среде лакмус становится красным, а метиловый оранжевый - .
Основания. Вещества этой группы также можно определить с помощью индикатора. Характерную реакцию дает фенолфталеин, который в щелочной среде становится малиновым. Это происходит за счет присутствия гидроксид-ионов.
Металлы. Чтобы определить ионы металлов, для этого нужно воспользоваться спиртовкой или горелкой. Возьмите медную проволочку, на одном конце сделайте петельку 6-10 мм в диаметре и внесите в пламя. Практически сразу увидите, что оно приобрело окраску красивого зеленого цвета. Это происходит как раз за счет ионов меди. Тот же самый результат будет наблюдаться, если проволочку сначала обмакнуть в соли меди (хлорид меди, нитрат меди, сульфат меди), а потом внести в пламя.
Чтобы определить наличие ионов щелочных металлов (натрия и калия) и щелочно-земельных (кальция и ) нужно также внести соответствующие растворы в пламя спиртовки. Ионы натрия окрасят пламя в ярко-желтый цвет, ионы кальция – в кирпично-красный. Ионы бария, входящие в состав веществ дадут желто-зеленое окрашивание, а ионы калия – фиолетовое.
Для определения ионов кислотных остатков существует целый ряд качественных реакций. Сульфат-ион можно определить, выбрав в качестве реагента ион хлора, что в результате даст белый осадок. Чтобы узнать, что в пробирке находится карбонат-ион, возьмите любую разбавленную кислоту и в итоге увидите вскипание. Дополнительно пропустите образовавшийся углекислый газ через известковую воду, наблюдая при этом помутнение.
Чтобы определить ортофосфат-ион, достаточно прилить в пробирку с ним нитрат серебра, в результате реакции будет наблюдаться выпадение желтого осадка. Для распознавания солей аммония нужно провести реакцию с растворимыми щелочами. Визуального наблюдения не будет, но зато появится неприятный запах мочевины за счет образовавшегося аммиака.
Для распознавания галоген-ионов (хлора, брома, йода) реагентом для всех трех является нитрат серебра и во всех случаях произойдет выпадение осадка. В результате ион хлора с нитратом серебра даст белый осадок (хлорида серебра), ион брома – бело-желтый осадок (бромида серебра), а ион йода – осадок желтого цвета (образуется йодид серебра).
Видео по теме
Обратите внимание
При выполнении даже самых простых опытов обязательно соблюдайте правила техники безопасности
Имеется достаточно много реакций, в которых реагентом выступает нитрат серебра. Если это вещество попадет на поверхность стола или одежду, то удалить пятна не удастся.
В задачах по физике иногда нужно найти заряд какого-либо тела на основе его взаимодействия с электрическим полем или другими телами. В большинстве случаев размерами самого тела пренебрегают, чтобы не рассчитывать распределение элементарных зарядов по его массе или поверхности.
Инструкция
Сделайте краткую запись условий поставленной задачи: m=1 мг,V1=1 м/с, V2=3 м/с, S=4см, E=кВ/м, q-?
Приравняйте силу, сообщающую пылинке , к силе, действующей на пылинку со стороны однородного электрического поля. Из этого равенства алгебраически выразите заряд пылинки: получается, что произведение пылинки и ускорения пылинки равно произведению напряженности электрического поля и заряда; в итоге заряд пылинки находится как отношение произведения массы пылинки и ускорения к величине напряженности электрического поля.
Запишите кинематическое уравнение для определения ускорения пылинки: ускорение определяется как отношение разности квадратов конечной и начальной скорости к удвоенному значению пройденного пылинкой пути.
Подставьте это уравнение в выражение для определения заряда пылинки. В окончательном варианте заряд пылинки равен отношению произведения массы пылинки и разности квадратов конечной и начальной скоростей к удвоенному произведению пройденного пути и напряженности электрического поля.
Проверьте размерность искомой величины: для этого в конечную формулу для определения заряда вместо букв, обозначающих физические величины, подставьте единицы физических величин, выраженные в системе СИ: единица измерения заряда определится как отношение произведения кг (м/с)2 к произведению м В/м; сократите в этой дроби одинаковые единицы измерения; используйте определение физических величин 1 Ньютон и 1 Джоуль и замените ими определенные комбинации физических величин.
Подставив числовые значения, вычислите заряд пылинки. Получится q=10 нКл
Видео по теме
Полезный совет
Пояснения: согласно второму закону Ньютона ускорение пылинке сообщает равнодействующая всех сил, действующих на пылинку; так как о сопротивлении движению пылинки не упомянуто, на нее действует единственная сила – со стороны электрического поля.
1 Ньютон: = [кг∙м/с2]; [Дж] =[Н∙м]; [Дж/В]=[Кл]
При подстановке числовых значений переведите значения всех физических величин в систему СИ; при переводе некоторых величин для исключения очень громоздких чисел или неудобных десятичных дробей используйте в качестве множителя число 10 в положительной или отрицательной степени.
Определить заряд можно в том случае, если внести его в электрическое поле с известной напряженностью и измерить силу, которая на него подействует. Можно найти заряд, измерив его силу взаимодействия с известным зарядом. А заряд, прошедший по проводнику, за некоторое время можно найти через значение силы тока.
Вам понадобится
- - чувствительный динамометр;
- - электроскоп;
- - секундомер;
- - тестер.
Инструкция
Внесите в электрическое поле и известной напряженностью. Если напряженность в данной точке неизвестна, измерьте ее с помощью известного или электроскопа. На внесенный неизвестный заряд со стороны поля подействует кулоновская сила, которую измерьте при помощи чувствительного динамометра. Посчитайте величину заряда q, поделив силу, действующую со стороны поля F измеренную в Ньютонах, на его напряженность E, измеренную в вольтах на метра или Ньютонах на Кулон q=F/E. Результат получите в Кулонах.
Если неизвестный заряд с известным , с помощью динамометра измерьте силу их взаимодействия. Учитывайте, что разноименные заряды , а одноименные отталкиваются. Для этого лучше возьмите чувствительный крутильный динамометр. Измерьте расстояние между зарядами, которые взаимодействуют. Силу измеряйте в Ньютонах, а расстояние в метрах. Для того чтобы посчитать неизвестный заряд q, измеренную силу F умножьте на квадрат расстояния между зарядами r. Полученное число поделите на величину известного заряда q0 и коэффициент k=9∙10^9 (q=F∙r²/(q∙k)). Результат получится в Кулонах.
Током называется упорядоченное движение зарядов в проводнике. Поэтому через поперечное сечение проводника за определенное время проходит некоторое количество заряда. Чтобы найти его, определите силу тока, присоединив тестер, переключенный в режим амперметра в электрическую цепь. Измерьте силу тока в ней в амперах. Если известно напряжение на проводнике и его сопротивление, то силу тока I, рассчитайте, применяя закон Ома для участка цепи, поделив напряжение U на сопротивление R (I=U/R). Определите время, которое заряд протекал по проводнику с помощью секундомера. Посчитайте величину заряда q, проходящего за время t, через поперечное сечение проводника, при силе тока I, перемножив эти величины (q=I∙t).
Однако все элементы периодической системы с 2>83 (т. е. после висмута) радиоактивны, не имеют стабильных изотопов. Большое практическое значение имеют и многие искусственно получаемые радиоактивные изотопы. Поэтому в наши дни важнейшей характеристикой химического элемента являются не только химические свойства, определяемые строением электронной оболочки атома, но и свойства атомного ядра, прежде всего его стабильность. Современная химия решает задачи, связанные с выделением и очисткой отдельных изотопов, как стабильных, так и радиоактивных, их практическим использованием, например при работе АЭС. От строения и устойчивости атомного ядра изотопов того или иного химического элемента зависит его распространенность, влияющая на распределение элемента в земной коре и на земном шаре, сочетание элементов друг с другом в минералах и месторождениях.
Б главной подгруппе V группы два элемента обнаруживают как неметаллические, так и металлические свойства. Это сурьма и висмут. Их применяют в небольших количествах в качестве добавок к сплавам. Сульфид сурьмы содержится в горючих составах для спичек. Соединения висмута и сурьмы используются в медицине например, бинты для перевязки ожога, мазь и порошок от ожога содержат нитрат висмута. Висмут является последним устойчивым элементом периодической системы все элементы с большим номером радиоактивны, т. е. их атомные ядра, испуская элементарные частицы, превращаются в более легкие ядра.
Вся группа характеризуется в общем как группа металлоидов. Однако, по мере увеличения атомного веса и заряда ядра элементов этой группы, у них ослабляются металлоидные свойства и усиливаются металлические свойства. Азот (атомный вес 14, заряд ядра 7) и фосфор (атомный вес 31, заряд ядра 15) являются типичными металлоидами. У мышьяка (атомный вес 74,9, заряд ядра 33) уже проявляются некоторые свойства металлов. У сурьмы (атомный вес 121,8, заряд ядра 51) металлические свойства проявляются сильнее, чем у мышьяка. Висмут (атомный вес 209, заряд ядра 83) проявляет себя преимущественно как металл.
В феврале 1932 г. появилась краткая заметка Д. Чад-вика об открытии им новой ядерной частицы - нейтрона, с массой, почти равной массе протона, но электрически нейтральной. В апреле 1932 г. советский физик Д. Д. Иваненко впервые высказал гипотезу - ныне общепринятую,- что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Согласно этой модели, в ядре атома с массовым числом А и атомным номером 2 содержится 2 протонов и Л - 2 нейтронов. Например, в ядре атома висмута содержится 83 протона и 126 нейтронов. Положительный заряд протонов компенсируется отрицательным зарядом 83 электронов, находящихся в оболочках. Ядра разных изотопов одного и того же элемента содержат, очевидно, равное количество протонов, но различное число нейтронов. Например, ядро водорода - это один протон, в ядре тяжелого изотопа водорода - дейтерия, кроме протона, имеется один нейтрон.
Характер взаимодействия между частицами внутри ядра не позволяет образоваться ядрам с любым количеством нейтронов и протонов. Устойчивые ядра состоят из определенных комбинаций протонов и нейтронов. Для устойчивых ядер легких элементов число протонов и нейтронов приблизительно одинаково. Например, устойчивые изотопы углерода С и содержат 6 протонов и б или 7 нейтронов, устойчивые изотопы азота Ы и - 7 протонов и 7 или 8 нейтронов, а устойчивые изотопы кислорода 0, О, 0 - 8 протонов и соответственно 8, 9, 10 нейтронов. По мере увеличения атомного номера оптимальное отношение числа нейтронов к числу протонов возрастает, достигая у тяжелых элементов величины 1,5. Изотопы с устойчивыми ядрами называют стабильными изотопами. Они имеются у всех элементов с атомными номерами от 1-го (водород) до 83-го (висмут), за исключением 43-го (технеция) и 61-го (прометия). Часто, особенно
Эффекты, рассмотренные в двух предшествующих разделах, не дают расщепления уровней атома и поэтому могут приводить к сверхтонкой структуре только в случае наличия нескольких изотопов. Но сверхтонкая структура наблюдалась и у атомов, не имеющих изотопов, например у висмута, поэтому необходимы дополнительные гипотезы для ее описания. Такая гипотеза была предложена в 1924 г. Паули который постулировал, что ядро само по себе имеет спиновый и связанный с ним магнитный моменты. Предполагается, что ядро с данными X Л М имеет всегда один и тот же спин, обозначаемый 1, но что различные типы ядер имеют различные спины. Эта гипотеза ядерного спина нашла себе важное применение в теории молекулярных спектров, так что в настоящее время она составляет неотъемлемую часть атомной теории.
С позиции теории строения атома легко объясняется и тот факт, что с ростом заряда ядра металлические свойства элементов в каждой подгруппе возрастают, а неметаллические - убывают. Так, сравнивая распределение электронов по уровням в атомах фтора Р и иода I, можно отметить, что оно у них соответственно 2.7 и 2.8.18.18.7, т. е. по 7 электронов на внешнем уровне это указывает на сходство свойств. Однако внешние электроны в атоме иода находятся дальше от ядра, чем в атоме фтора (у иода больший атомный радиус), и поэтому удерживаются слабее. По этой причине у атома иода легче оторвать электроны, т. е. он будет проявлять металлические свойства, что не характерно для фтора. Вообще в подгруппе металлические свойства элементов с ростом их порядкового номера усиливаются, а неметаллические свойства ослабевают. Поэтому, например, азот - неметалл, висмут - металл.
Например, в ядре атома висмута, массовое число которого А = 209, а атомный номер 2 = 83, содержится, согласно этой точке зрения, 209 протонов и 209-83 = = 126 электронов. Добавочные 83 электрона находятся в электронных оболочках, поэтому в сумме числа протонов и электронов одинаковы, и атом электронейтрален. Другой пример - в дейтероне (ядре тяжелого изотопа водорода - дейтерия), для которого А - 2, а X = 1 должно было бы содержаться 2 протона и 1 электрон.
Например, ядро висмута с массовым числом 209 и атомным номером 83 обозначается как В даль-
Превращение висмута в полоний сопровождается Р-излучением. Один из нейтронов ядра теряет электрон, в результате чего число протонов и, следовательно, заряд ядра увеличиваются на единицу. Атомный вес нового ядра такой же, как и исходного.
Например, ядро висмута с массовым числом 209 и атомным номером 83 обозначается как или Легко понять, что поскольку химический символ элемента уже определяет его атомный номер, можно пользоваться сокращённым способом обозначения атомных ядер, включающим только химический символ элемента и массовое число данного изотопа, например,
Законы радиоактивного превращения. Все элементы с атомными номерами большими, чем атомный номер висмута (83), нестабильные и претерпевают радиоактивное разложение, распадаясь на более легкие элементы. Так как на состояние ядра не влияет термическое движение молекул, то в скоростях радиоактивного распада не наблюдалось заметного изменения при изучении широкого диапазона температур от температуры жидкого гелия до 1000°. Химический состав влияет на скорость радиоактивного распада только в случае изомерного превращения и даже в этом случае его влияние очень мало.
Ядро, как и атом в целом, имеет оболочечное строение. Особой стойчивостью отличаются атомные ядра, содержащие 2-8-20- 8-50-82-114-126-164 протонов (то есть ядра атомов с таким орядковым номером) и 2-8-20-28-50-82-126-184-196- 28-272-318 нейтронов, вследствие законченного строения их болочек. Только недавно удалось подтвердить эти воззрения расче-ами с помощью ЭВМ. Такая необычная устойчивость бросилась глаза, прежде всего, при изучении распространенности некоторых лементов в космосе. Изотопы, обладающие этими ядерными числа- и, называют магическими. Изотоп висмута 8з Bi, имеющий 126 нейронов, представляет такой магический нуклид. Сюда относятся акже изотопы кислорода, кальция, олова. Дважды магическими вляются для гелия - изотоп 2 Не (2 протона, 2 нейтрона), для альция - 20 Са (20 протонов, 28 нейтронов), для свинца - РЬ 82 протона, 126 нейтронов). Они отличаются совершенно особой рочностью ядра.
Все элементы, расположенные в периодической системе после висмута зВ. радиоактивны. Из них только ядра Th(Г / = 1,4- О лет), (Г / =7-10 лет) и (Г / ==4,5-10 лет) имеют достаточно большой период полураспада и могли сохраниться на Земле. Другие элемещгы с атомными номерами. более 83 постоянно образуются за счет естественного радиоактивного распада ядер ТИ, и
Существование в Периодической системе вставных d и /-рядов существенно влияет на ионизационные потенциалы и атомные (ионные) радиусы последующих элементов. Особенно велико влияние заполненного 4/1 -слоя, которое называется лантаноидным сжатием (контракцией). Это явление заключается в том, что наличие завершенного 4/14-уровня способствует уменьшению объема атома за счет взаимодействия оболочки с ядром вследствие последовательного возрастания его заряда. Поэтому, наприм(ф, с увеличением атомного номера в ряду лантаноидов происходит неуклонное уменьшение размеров атома. Это же явление объяенж т целый ряд особенностей, характерных для d- и sp-элементов VI периода, следующих за лантаноидами. Так, лантаноидная контракция обусловливает близость атомных радиусов и ионизационных потенциалов, а следовательно, и химических свойств -элементов V и VI периодов (Zr-Hf, Nb-Та, Мо-W и т. д.). Особенно ярко это выражено у элементов-близнецов циркония и гафния, поскольку гафний следует непосредственно за лантаноидами и лантаноидное сжатие компенсирует увеличение атомного радиуса, вызванное появлением дополнительного электронного слоя. Эффект лантаноидной контракции простирается чрезвычайно далеко, оказывая влияние и на свойства sp-элементов VI периода. В частности, для последних характерна особая устойчивость низших степеней окисления Т1+ , РЬ, Bi+з, хотя эти элементы принадлежат, соответственно, к III, IV и V группам. Это объясняется наличием так называемой инертной б52-эле- ктронной пары, не участвующей в образовании связей группировки электронов, устойчивость которой опять-таки обусловлена лантаноидной контракцией. У таллия, свинца и висмута участвуют в образовании связи лишь внешние бр-электроны (Tl, Pb, Bi). Аналогичное явление актиноидной контракции, по-видимому, также должно наблюдаться, хотя и в меньшей степени. Однако проследить это влияние пока невозможно вследствие малой стабильности трансурановых элементов и незавершенности VII периода. Таким образом, положение металла в Периодической системе и особенности структуры валентной электронной оболочки играют определяющую роль в интерпретации химических и металлохимических свойств элементов.
При /Г-распаде заряд ядра увеличивается на единицу, массовое же число не изменяется, т.е. образуется ядро другого элемента, атомный номер которого на едйницу больше, чем у исходного. Так, при / -распаде изотопа тория-234 образуется изотоп протактиния-234, а при / -распаде висмут-210 превращается в полоний-210
Химия висмута, как и химия всех р-элементов шестого периода, связана с особенностью строения их электронных оболочек. Как говорилось в разд. 2.7 и 2.8, проникающая способность s-элек-тронов заметно больше, чем р-электронов. Связанная с этим разница в энергиях S- и р-атомных орбиталей увеличивается по мере увеличения заряда ядра, и у р-элементов шестого периода, после появления в электронной оболочке /-электронов, эта разница уже так велика, что s-электроны предпочитают оставаться неподеленной парой атома. В результате высшая степень окисления в соединениях р-элементов шестого периода достигается с большим трудом, такие соединения редки и, как правило, являются сильными окислителями. Само явление пониженной склонности бз-электронов к участию в образовании химических связей часто называют эффектом инертной пары.
Радиус, пм - 74, Bi - 96, ковалентный- 152, атомный- 155, ван-дер-ваальсов - 240. Электроотрицательность, эВ 2,02 (по Полингу), 1,67 (по Оллреду), 4,69 (абсолютная). Эффективный заряд ядра 6,30 (по Слейтеру), 13,34 (по Клименте), 16,90 (по Фрезе-Фишеру). В ряду напряжений висмут располагается после водорода. Электрохимические характеристики висмута приведены в табл. 1.6, а характеристики связей висмута с другими элементами- в табл. 1.7.
В современных атомных реакторах некоторых типов тепло отводят расплавленными металлами, в частности натрием и висмутом. В металлургии хорошо известен процесс обезвисмучивания серебра (висмут делает серебро менее пластичным). Для атомной техники важен обратный процесс - обессеребрение висмута. Современные процессы очистки позволяют получать висмут, в котором примесь серебра минимальна - не больше трех атомов на миллирн. Зачем это нужно Серебро, попади оно в зону ядерной реакции, будет по суш еству гасить реакцию.. Ядра стабильного изотопа серебро-109 (на его долю в црирод-
Как-то в середине 60-х годов на мощном дубненском циклотроне У-300 облучили висмутовую мишень ускоренными ядрами неона. В ядерной реакции висмут+неон образовывались ядра изотопа нептуния. Они испытывали К-захват ядро нептуния впитывало в себя один из электронов атомной оболочки и превращалось в уран. В некоторых случаях дочернее ядро урана оказывалось на высоком возбужденном уровне (проще говоря, у ядра оказывался большой избыток энергии),и оно распадалось на осколки. Так был открыт новый вид ядерных превращений - деление чдер после К-захвата.
Нуклонный состав атомных ядер сокращенно записывают так Эдг. Пример ifBijje- Приведенная запись говорит о том, что ядро атома висмута состоит из 83 протонов и 126 нейтронов. Зарядовое число Z = -f83, массовое число Л = 83 + 126 = 209 (округленно, без учета дефекта ядерной массы) и число нуклонов в ядре - 209. Приме-
В современных атомных реакторах некоторых типов тепло отводят расплавленными металлами, в частности натрием и висмутом. В металлургии хорошо известен процесс обезвисмучивания серебра (висмут делает серебро менее пластичным). Для атомной техники важен обратный процесс - обессеребрение висмута. Современные процессы очистки позволяют получать висмут, в котором примесь серебра минимальна - не больше трех атомов на миллион. Зачем это нужно Серебро, попади оно в зону ядерной реакции, будет по существу гасить реакцию. Ядра стабильного изотопа серебро-109 (на его долю в природном серебре приходится 48,65%) захватывают нейтроны и превращаются в бета-активное серебро-110. А бета-распад, как известно, приводит к увеличению атомного номера излучателя на единицу. Таким образом, элемент № 47 превращается в элемент № 48, кадмий, а кадмий - один из сильнейших гасителей цепной ядерной реакции.
С ростом атомного номера мишени увеличивающийся кулоновский барьер подавляет во все возрастающей степени эмиссию заряженных частиц это приводит к тому, что для висмута основными процессами становятся реакции (р, хп), где х - число испускаемых нейтронов, возрастающее с энергией протона и достигающее 4 или 5 при Ер- 50 Мэв. Но даже и в этих условиях испускание протонов все еще наблюдается частично благодаря реакциям, идущим через составное ядро, но в основном за счет прямых взаимодействий. Будут также наблюдаться и а-частицы, хотя и с малым выходом в тяжелых элементах энергия связи а-частицы становится отрицательной, что может, таким образом, частично компенсировать возрастание кулоновского барьера. И в этом случае картина взаимодействий остается похожей, ерли облучение проводится а-частицами, причем снова возможно некоторое увеличение выхода а-частиц в результате прямых реакций.
Смотреть страницы где упоминается термин Висмут атомное ядро : Основы общей химии Том 2 Издание 3 (1973) -- [
Методическая разработка для аудиторной работы №32-11 по теме:
Ядерная физика
1. Определить состав ядер атомов лития Водород" href="/text/category/vodorod/" rel="bookmark">водорода с массовыми числами 1 и 2 и изотопов урана .
2. Ядра изотопа тория претерпевают a - распад и два электронных b - распада. Какие ядра после этого получаются?
3.Написать недостающие обозначения X и y в ядерной реакции
4. Дописать недостающие символы X и Y в ядерной реакции:
5. Определить дефект массы, энергию связи ядра атома азота . Какая энергия связи приходится на один нуклон? mn = 1,00867 а. е.м. – масса покоя нейтрона; mH = 1,00797 а. е.м. – масса атома водорода; mN = 14,0067 а. е.м. – масса атома азота; 1 а. е.м. = 1,66×10-27 кг, с = 3×108 м/с.
6..gif" width="33" height="29">, если известно, что энергии связи ядер , https://pandia.ru/text/80/248/images/image009_48.gif" width="38" height="31 src="> равны соответственно 127,62 МэВ; 92,16 МэВ и 28,30 МэВ.
7. Атом лития испытывает при бомбардировке нейтронами превращение 
. Сколько выделяется энергии при этом? Массы частиц, участвующих в реакции: mLi = 6,939 а. е.м. mn = 1,0079 а. е.м.; mBe = 8,0043 а. е.м.; me = 0,0055 а. е.м.
8. Определить период полураспада висмута 210Bi, если известно, что висмут массой m=1,0 г выбрасывает N=4,58·1015 β-частиц за t=1 с. (При решении воспользоваться разложением в ряд Маклорена Алюминий" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">алюминия https://pandia.ru/text/80/248/images/image013_27.gif" width="32 height=29" height="29">. Подсчитайте энергию a - частиц, требующуюся для этой реакции. Масса атома алюминия mAl = 26,98154 а. е.м., масса атома фосфора mP = 30,97376 а. е.м., масса атома гелия mHe = 4,00260 а. е.м., масса нейтрона mn = 1,00867 а. е.м.(1 а. е.м. = 1,66×10-27 кг, с = 3×108 м/с).
10. Неподвижное ядро кремния выбросило электрон с кинетической энергией W1 = 0,5 МэВ и антинейтрино (частицу с зарядом, равным нулю, и массой покоя равной нулю) https://pandia.ru/text/80/248/images/image016_31.gif" width="190" height="37">
4.(Л-С) Какие ядра и частицы образуются, когда протекают следующие ядерные реакции:
; 
5..gif" width="44 height=32" height="32">на две a - частицы и нейтрон, если известно, что удельная энергия связи в ядре бериллия равна 6,45 МэВ, а в ядре гелия 7,06 МэВ?
7.(С) При взрыве водородной бомбы протекает термоядерная реакция образования гелия из дейтерия и трития . Написать ядерную реакцию и определить её энергетический выход.
mгелия = 4,00388 а. е.м. mдейтерия = 2,01474 а. е.м. mтрития = 3,01700 а. е.м.
mнейтрона = 1,00899 а. е.м.
8.(С) Закон радиоактивного распада можно записать в виде: N = N0e-lt, где l - известная постоянная распада. Определите период полураспада T.
9..gif" width="35" height="27">. Сколько энергии освобождается при этой реакции? Масса атома фтора mF = 18,9984 а. е.м., масса атома кислорода mO = 15,99940 а. е.м., масса атома гелия mHe = 4,00260 а. е.м., масса атома водорода mH = 1,00783 а. е.м.
10..gif" width="187" height="27">. Массы нейтральных атомов: mдейтерия = 2,01410 а. е.м., mгелия = 3,01603 а. е.м., mнейтрона = 1,00867 а. е.м.. Скорости образовавшихся частиц считать v1, v2 << c, где с – скорость света.
Основные понятия, формулы.
1.Состав ядра . Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов (нуклонов). Масса и заряд протона и нейтрона соответственно равны:
;
; https://pandia.ru/text/80/248/images/image031_16.gif" width="45" height="24 src=">..gif" width="28" height="24">.
2.Изотопы – атомы одного и того же элемента, имеющие разное число нейтронов в ядре.
3.Дефект массы – разность между суммой масс покоя нуклонов и массой ядра: