Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
4.46. Гомогенная каталитическая реакция
к
А + В ->С + D
характеризуется следующим механизмом: /с
А + К *=fc AK
кг
AK+ В -? [(АВ*)К],
h
[(АВ*)К -? C+D +К.
Первая стадия является обратимой. Докажите, что скорость реакции выражается уравнением
dt к_{ +к2-св К
4.47. Реакция инверсии сахарозы
H+
C12H22O11+ H2O —? C6H12O6+ C6H12O6
глюкоза фруктоза
катализируется ионами H+ (сильные кислоты). Это - реакция первого порядка. Определены константы скорости реакции при разных концентрациях HCl, их значения следующие:
[HCl], моль/дм2 1,0 1,5 2,0
к,с~] 2-Ю"4 3,8-Ю"4 6,3-Ю"4
Вычислите время полупревращения для каждой концентрации HCl и сделайте вывод относительно того, что же нарастает быстрее - значения концентрации HCl или соответствующие им значения t\/r
4.48. Реакция инверсии сахарозы катализируется также ферментом - интертазой. Для нее км = 26-10"3 моль-дм"2. При некотором количестве фермента ц11ах = = АЛО~Амолъ-дм~2-с~\ Вычислите время полупревращения при исходной концентрации сахарозы 0,45 моль-дм~ъ. Концентрацию сЕо примите за постоянную величину.
4.49. На рис. 4.14,6 не приведена кривая, отражающая накопление Na как продукта колебательного процесса. Составьте прогноз относительно формы этой кривой.
244
В.В. Вольхин. Общая химия
Ядерные реакции
5.1. Радиоактивный распад и реакции при бомбардировке ядер
Химический элемент представлен ядрами, имеющими строго определенное число протонов в своем составе. Именно число протонов в ядре определяет номер элемента в периодической таблице. Изотопы одного и того же элемента имеют ядра с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов. В ходе химических реакций ядра элементов остаются без изменений. Химические превращения сопровождаются разрывом одних химических связей и возникновением других. Ядерные реакции - превращения веществ, связанные с изменением состава ядер, при этом одни химические элементы переходят в другие.
Ядерные реакции подразделяются на два типа - радиоактивный распад (распад ядер) и реакции при бомбардировке ядер. Радиоактивный распад заключается в самопроизвольном распаде нестабильных ядер, и при этом один элемент превращается в другой или ядро атома переходит из возбужденного состояния в основное. При радиоактивных распадах испускаются различные виды излучений: электроны, протоны, нейтроны, легкие ядра (обычно ядра \ Не), у-кванты (жесткое рентгеновское электромагнитное излучение). Реакции при бомбардировке ядер, которые нередко называют просто ядерными реакциями, протекают при бомбардировке ядер одного вида (вещество мишени) пучком более легких ядер (42Не и др.), протонами, нейтронами, электронами или гамма-лучами. При ядерных реакциях происходят превращения одних элементов в другие.
При обсуждении ядерных реакций широко используются термины «нуклоны», «нуклид» и «радионуклид». Уточним их содержание. Нуклоны - это общий термин для протонов и нейтронов, содержащихся в ядрах. Нуклид - определенный вид атомов, характеризующийся составом ядра (числом протонов и нейтронов) и энергетическим уровнем. Например, изотопы Ц Sr и Ц Sr - разные нуклиды. Разные нуклиды
представляют также Tc и Ц Tc , где Tc - нуклид в возбужденном (метастабиль-иом) состоянии, a ^ Tc - нуклид в основном состоянии. Нуклид изображают символом элемента с обязательным указанием массового числа (числа нуклонов) - верхний (надстрочный) символ. Атомный номер - нижний (подстрочный) символ - допускается либо указывать, либо нет, т.к. он однозначно определяется символом элемента. Факт метастабильного состояния отмечается верхним символом: т - метастабильиый.
Ядерные реакции
245
Если необходимо подчеркнуть склонность нуклида к радиоактивному распаду, то его называют радионуклидом. Так, J Sr - радионуклид, а Ц Sr - стабильный (нерадиоактивный) нуклид.
Устойчивость ядер и радиоактивный распад. Кратко ознакомимся с природой стабильности ядер элементов, т.к. она определяет склонность ядер к радиоактивному распаду.
Известно четыре типа сил , действующих между частицами, - это силы тяготения (гравитационные), электромагнитные (электростатические), слабые и сильные (ядерные) взаимодействия.
Протоны и нейтроны (нуклоны) удерживаются в ядре за счет сильных взаимодействий. Подобно тому, как два атома удерживаются вместе за счет общих электронов, нуклоны также связаны друг с другом с помощью частиц, в первую очередь, -мезонов. Мезоны могут иметь разные заряды: я +, % ~ и п°. За счет обмена к+- и я мезонами связываются вместе нейтроны и протоны, а за счет тс°-мезонов - два протона между собой или два нейтрона. Массы мезонов примерно одинаковы: 273 шй„ для K+- и лГ-мезонов и 264 те- для л°-мезонов. Вне ядра мезоны очень нестабильны. Внутри ядра мезоны постоянно участвуют в процессе обмена между протонами и нейтронами, осуществляя связь между ними.
В отличие от других типов взаимодействий сильные (ядерные) взаимодействия проявляются только на очень малых расстояниях: менее чем 10""1V/. Например, два протона \р, отстоящие друг от друга на расстоянии более 10~15 м, взаимно отталкиваются, а при сближении на дистанцию менее 10~15 м - взаимно притягиваются. Нейтроны ]0п, как нейтральные частицы, не испытывают сил отталкивания, но их взаимное притяжение за счет сильного взаимодействия также требует сближения на расстояние менее чем 10~15 м. Сильные взаимодействия (ядерные силы) не зависят от зарядов взаимодействующих частиц.
