10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

§ 4. ЯДРОЛЫҚ РЕАКЦИЯЛАР

Бүгінгі сабақта:

• 
  ядролық реакциялардың мәнін түсінеміз және олардың теңдеулерін құрастыруды үйренеміз
  

Химиялық реакциялар нәтижесінде бас­ тапқы заттар жаңа заттарға айналады, бірақ атомдар өзгермейді. Ал ядролық реакциялар­ нәтижесінде бір химиялық элементтің атомда-ры басқа химиялық элемент атомдарына айна-

20

лады. Өткен ғасырдың 30-жылдары ғалымдар
					Тірек ұғымдар
ядролық реакцияларды басқаруды үйрене
бастады. Ауыр элемент атомын нейтронмен
					• Ядролық реакциялар
атқылау нәтижесінде оның ядросы жеңіл екі
					• Ядролық реакция
ядроға бөлінеді. Мысалы:
					теңдеулері
235U + 1n → 142Ba + 91Kr + 31n
92	0	56	36	0

Осындай ядролық өзгерістердің көмегімен ғалымдар табиғатта кездеспейтін жасанды изотоптарды алды. Бірінші ядролық реакцияны 1919 жылы Резерфорд жүзеге асырды. Ол азот атомын α-бөлшектермен атқылады:

¹⁴₇N + ⁴₂He = ¹⁷₈O + ¹₁p

Қазіргі уақытта жасанды өзгерістерді жүзеге асыру үшін протондар немесе нейтрондар қолданылады:

¹⁰₅B + ¹₀n = ⁷₃Li + ⁴₂He


Ядролық реакция дегеніміз — атом ядросының элементар бөлшектермен әрекеттесуі нәтижесінде атом ядросының құрамы мен құрылымы өзгеріп, екіншілік элементар бөлшектер түзіле жүретін реакция.
Ядролық реакциялардың сызбанұсқасын былай көрсетуге болады:

Реакцияға қатысатын	→	Реакция нәтижесінде түзілген
реагенттер		өнімдер

Ыдырау өнімдері мен олардың периодтық кестедегі орнын бол-жау үшін Ф. Содди мен К. Фаянстың жылжу (ығысу) ережелері қолданылады. Егер элемент изотопының ядросы α-бөлшек түзіп ыдыраса (4₂He), онда оның массалық саны 4 бірлікке, ал ядро заряды 2 бірлікке кеміп, периодтық жүйеде екі нөмір кейін орналасқан жаңа элемент изотопының ядросы түзіледі:

²³₉⁸₂U = ⁴₂He + ²³₉⁴₀Th;

• 
  Егер элемент изотопының ядросы β-бөлшек түзіп ыдыраса,
  

онда массалық саны өзгермей, ядро заряды бір бірлікке артып, яғни периодтық жүйеде бір нөмір алда орналасқан жаңа элемент изотопының ядросы түзіледі:

²³₉⁴₀Th = _–1β + ²³₉⁴₁Ра

• 
  Гамма γ-cәулелену кезінде изотоптың массасы мен заряды өзгер­мейді, көбінесе γ-сәулелер энергияның артық мөлшерін алып кетеді, сондықтан энергия азаяды. γ-сәулелер шығаратын белсенді изотоптарға 60Co, 137Cs, және 224Ra жатады.
  

• 
  Позитрон бөле ыдырау нәтижесінде бір протон нейтронға айна-лады, ал ядро заряды бір бірлікке азаяды:
  

11	С=11	В +	+1	β
6	5				21

• 
  Электронды тартып алу (К-тартып алу), ядроның өз электро-нын қосып алуы, яғни ядроға жақын К-деңгейден электрон қосып алынады. Нәтижесінде ядро заряды бір бірлікке кемиді, ал массалық сан өзгермейді және рентген сәулесі түзіледі:
  

⁴₁⁰₉К + _–1ē = ⁴₁⁰₈Ar + γ

Ядролық реакцияларда реагенттер мен өнімнің массалық саны және ядро зарядтарының қосындысы әр уақытта тұрақты. Ядролық реакциялардың теңдеулері зат массасы мен зарядтың сақталу заңына негізделген.

Мысалы, хлор изотопын (хлор-35) нейтронмен атқылау ядролық реакциясы нәтижесінде сутек изотопы түзіледі (сутек-1):

³₁⁵₇Cl + ¹₀n → ³₁⁵₆Х + ¹₁H

Реакцияның оң жағындағы Х элементін анықтау керек.

Ядролық реакция теңдеуіндегі белгісіз элементтің атомдық нөмірі

16. 
    Периодтық кестеде бұл нөмір күкіртке (S) тиісті. Демек, берілген ядролық реакция нәтижесінде, яғни хлор изотопын (хлор-35) ней-тронмен атқылағанда сутек изотопы (сутек-1) және күкірт (күкірт-35) изотопы түзілді:
    

³₁⁵₇Cl + ¹₀n → ³₁⁵₆S + ¹₁H

Өрнектің сол жағындағы элементтердің атомдық нөмірлерінің қосындысы реакция нәтижесінде түзілген элементтердің атомдық нөмірлерінің қосындысына тең болса, ядролық реакция теңесті деп есептеледі. Бұл шарт массалық сандардың қосындысы үшін де орын-далуы керек. Ядролық реакциялар көмегімен радиоактивті изотоп­ тар алынды. Барлық химиялық элементтердің шамамен 1500-дей изотопы белгілі. Тек радиоактивті изотоптардан тұратын элементтер радиоактивті деп аталады. Бұл — атомдық нөмірлері 43, 61 және 84—118 элементтер.

Сен білесің бе?

Сау ұлпаларға қарағанда, қатерлі ісікке шалдыққан ұлпалардың сәулеге сезімталдығы жоғары. Бұл радиоактивті кобальт-60 изотопынан таралатын γ-сәулелерінің көмегімен қатерлі ісік ауруларын (радиациялық терапия) емдеуге мүмкіндік тудырды.