Legea conservării materiei

DREPTUL DE CONSERVARE A SUBSTANȚEI

Când MV Lomonosov și A. Lavoisier au formulat legea conservării materiei, au reprezentat-o ​​ca o lege a conservării masei. Masa totală a tuturor constituenților la începutul reacției chimice este egală cu masa de la sfârșitul acesteia, indiferent de reacțiile care apar. În plus, reacția chimică nu schimbă numărul de atomi ai vreunui element care participă la ea - atomii elementelor trec numai de la o moleculă la alta.







În secolul XX. această lege a fost clarificată în mod substanțial, deoarece, în multe cazuri, sa dovedit a fi incorectă. Să analizăm încălcarea acestei legi prin exemplul conversiei hidrogenului în heliu.

Nucleul unui atom al unuia dintre izotopi constă din doi protoni și un neutron. Să urmăm reacția formării sale. O astfel de reacție poate fi efectuată în două etape. Mai întâi, prin iradierea hidrogenului cu neutronii, se poate obține un nucleu deuteron format dintr-un neutron și un proton. Când un electron se alătură unui astfel de nucleu, obținem un atom de hidrogen, dar cu o masă care este de două ori masa atomului obișnuit. Dacă iradiam apa conținând hidrogen greu (apă grea) cu protoni, atunci se vor obține nucleele de izotop heliu. În acest caz, se eliberează o energie uriașă, care se declanșează sub formă de - cantități, adică unde electromagnetice.

De unde provine această energie? Particulele nucleare - nucleonii (neutronii și protonii) - sunt atrase unul de celălalt de forțele nucleare, care acționează doar pe distanțe scurte, aproximativ centimetri, dar la aceste distanțe sunt incomparabil mai mari decât toate celelalte forțe cunoscute.







Când un neutron și un proton sunt combinate într-un deuteron, aceste particule sunt accelerate și fiecare particulă încărcată emite unde electromagnetice în timpul accelerării.

Deci, au existat doi protoni și un neutron, iar nucleul de heliu și o energie uriașă care a fost eliberată sub formă de cantități s-au dovedit (a se vedea radiația Gamma).

Acolo, masa sa pierdut. Masa moleculară a protonului este egală cu masa neutronului și masa nucleului de heliu. Aici am ales o unitate de masă pentru care masa atomică a izotopului de carbon este 12. Prin urmare,

Dacă masa este atribuită doar neutronului, protonului și heliului, atunci legea conservării masei este încălcată.

Pentru a păstra această lege, este necesar să se atribuie și masă radiației gamma. Aici ne confruntăm cu un caz particular al legii generale a naturii descoperită de A. Einstein: masa unui corp se schimbă odată cu schimbarea energiei sale, sub orice formă, această energie este conținută. Masa M este legată de energia E prin următoarea formulă:

(aici c este viteza luminii), deci u este masa de raze g:

unde este energia raselor.

Acum legea conservării masei este restabilită sau, mai bine spus, se unește cu legea conservării energiei. De fapt, dacă un proton în repaus este atribuit unui neutron, atunci, înmulțind formula pentru egalitatea masei, obținem legea conservării energiei:

Rețineți că în reacție încărcarea electrică a doi protoni este exact egală cu sarcina He (o particulă neutronică fără încărcătură).

În plus, numărul de nucleoni din stânga este egal cu numărul de nucleoni din dreapta. Pentru a sublinia aceste legi de conservare, reacția nucleară este scrisă sub forma:

Pictogramele superioare dau numărul de particule nucleare care participă la reacție, iar cele inferioare dau încărcătura electrică exprimată în termeni de încărcare electronică. Suma icoanelor superioare din stânga și din dreapta este aceeași cu suma celor inferioare.

Astfel, sa stabilit legea conservării masei după legătura dintre masă și energie, transformată într-o lege a conservării energiei. În ceea ce privește conservarea numărului de atomi de elemente chimice, această lege nu este respectată deloc în reacțiile nucleare (hidrogenul se transformă în heliu). În schimb, două legi de conservare funcționează în toate cazurile: legea conservării încărcăturii și legea de conservare a numărului de nucleoni sau, mai exact, numărul de baryoni, numită legea conservării taxei baryonice.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: