核化学

核化学は、原子核、核内で働く力、およびさまざまなプロセスにさらされたときのその反応の研究を含む化学科学の一部門です。また、いくつかの元素の放射性と、原子核に別の原子核を衝突させることによって放出されるエネルギーも扱います。化学のこの分野は、放射性元素の原子と核との間の反応を扱うため、放射化学とも呼ばれます。核化学は、多くの多様な分野、特に医学で数多くの用途があります。

ラザフォードは、プレートに対する反応に基づいて 3 種類の光線を識別し、それらに名前を付けました。

原子力エネルギー

通常の化学反応とは異なり、核化学における反応は、粒子の形成だけでなく、元素の変換と核エネルギーと呼ばれる膨大な量のエネルギーの放出をもたらします。これに伴い、放射線はアルファ線、ベータ線、またはガンマ線として放出されます。

核反応の種類

原子核を自然に崩壊させる代わりに、人間は原子核を人工的に分割または結合して膨大な量のエネルギーを放出し、適切なインフラストラクチャと技術で利用できるようにする 2 つの方法を開発しました。 2 つの方法は次のとおりです。

• 核分裂:この反応では、重い原子の原子核に高速で移動する中性子が衝突し、同じような質量の軽い原子核に分裂します。このプロセスはエネルギーを放出し、処理して別の形のエネルギーに変換することができます。
• 核融合:ここでは、2 つの軽い核が融合してより重い核を生成し、さらに大きなエネルギーを放出します。

核戦力

陽子と中性子の間で中間子として知られる核粒子を急速に交換することにより、核子を結合するように、核内で創造の一次力が作用します。交換される粒子は、正、負、または中性である可能性があります。これらの力は、1 フェルミが 10 ～ 15 cm に等しい、フェルミと呼ばれる非常に短い範囲内で作用します。これらの力は、静電気力よりもはるかに強力です。

核の安定性に影響を与える要因

• n/p 比

原子の安定性に影響を与える重要なポイントの 1 つです。原子が正しい n/p 比を持っている場合、原子は安定したままですが、指定された比率よりも高い場合、原子核は β 放出を放出して n/p 値を修正します。この過程で中性子が陽子に変換されてβと反ニュートリノが発生し、陽子の数が増えてn/p値が補正されます。同様に、n/p 値が低い原子は陽電子を放出して n/p 値を固定します。この現象は、原子が安定しようとする傾向によって発生します。

• 結合エネルギー

結合エネルギーとは、核が構成要素から生成または結合されるときに生成されるエネルギーを指します。これは、結合エネルギーが高い原子核は、結合エネルギーが低い原子よりも安定していることを意味します。結合エネルギーが最も高い鉄は、最も安定した原子核です。

• パッキング率

充填率は、相対質量欠陥の尺度です。充填率の値は、正、ゼロ、または負の場合もあります。同位体質量 – A /A*104 という式で計算されます。充填率が正の原子核は不安定ですが、値が小さい原子核は比較的安定している傾向があります。

放射能

周期表の F ブロック元素の元素の原子核は、外部からの干渉なしに放射線を放出します。そのような元素は放射性元素として知られています。元素自体の分解は放射能と呼ばれます。

放射能とは、温度や圧力などの物理的要因がなくても、元素が自然に分解または崩壊することです。

• 放射性崩壊

放射性崩壊とは、必要に応じて放射線を放出することにより、単一の放射性核が別の放射性核に変換される現象を指します。放射線は、α、β、γであり得る。ここで、γ線は放射性崩壊の後遺症です。つまり、このタイプの放射線は、α線とβ線の放出後にのみ放出されます。ラザフォードとソディは 1903 年にこの理論を提案しました。

• 崩壊率

どの元素の崩壊率も、単位時間内に崩壊する放射性元素サンプルの原子数に依存します。減衰率は、減衰率 =-dN/dt N に比例する、または -dN/dt =kN (k=減衰定数) として表すことができます。放射性元素の総寿命は数十年です。

• 半減期

同位体サンプルの半分が完全に崩壊するのにかかる時間です。 Thl=0.693/k.

放射性物質の活動:

放射能とは、放射性元素が 1 秒間に崩壊する回数を指します。放射能レベルの高い元素は、放射能の低い元素よりも速く崩壊します。

活性 =k* 元素の重量*N(a)/ 元素の原子量、ここで NA =アボガドロ数。

放射性元素の使用

• これらは、炭素年代測定法を使用して物の正確な年代を決定するために使用されます。たとえば、化石、木材、または他の方法では年代を特定できなかったその他の古代の物質の年代などです。

化石の年代は、t=2303/k *log10 * N(0)/N;

• 医療目的:放射性物質は診断目的で CT スキャンや X 線に使用されます。
• 放射線療法は、がん患者の治療に使用されます。医療機器の滅菌にも使用されることがあります。
• 電気:私たちは、人工的な原子核分裂によって電気を生成します。

結論

核化学は、すべての放射性プロセスに関係する化学の一分野であり、放射性物質の崩壊プロセスである放射能に基づいています。これらの材料は有益ですが、取り扱いが難しく、多くの安全条件を満たさなければなりません。核化学は、原子核とその特性およびさまざまなプロセスを経たときの性質に関する情報と研究を扱います。原子は、核融合または核分裂を行う際に膨大な量のエネルギーを放出します。