核性質

2016/10/14 13:41:23

核性質

放射性

某些物質的原子核能發生衰變，放出我們肉眼看不見也感覺不到的射線，只能用專門的儀器才能探測到的射線。物質的這種性質叫放射性。

衰變　

不穩定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可變得較為穩定，這個過程稱為衰變（Radioactive decay）。這些粒子或能量（后者以電磁波方式射出）統稱輻射（radiation）。由不穩定原子核發射出來的輻射可以是α（氦原子核）粒子、β（電子或正電子）粒子、γ射線或中子。

放射性核素在衰變過程中，該核素的原子核數目會逐漸減少。衰變至只剩下原來質量一半所需的時間稱為該核素的半衰期（half-life）。每種放射性核素都有其特定的半衰期，由幾微秒到幾百萬年不等。

原子核由于放出某種粒子而變為新核的現象．原子核是一個量子體系，核衰變是原子核自發產生的變化，它是一個量子躍遷過程，它服從量子統計規律．對任何一個放射性核素，它發生衰變的精確時刻是不能預知的，但作為一個整體，衰變的規律十分明確．若在dt時間間隔內發生核衰變的數目為dN，它必定正比于當時存在的原子核數目N，顯然也正比于時間間隔dt

衰變有3種：α衰變 、β衰變和γ衰變。

核裂變（nuclear fission）

核裂變指是一個原子核分裂成幾個原子核的變化，核裂變通常由中子轟擊質量數較大的原子核引起，原子核裂變后會形成兩個質量相當的部分，并放出能量，有時會導致鏈式反應的發生。

核聚變（nuclear fusion）　

當多個粒子聚集形成更重的原子核時，就會發生核聚變，例如兩個核之間的高能碰撞。常見的核聚變發生于氘與氚之間。 核聚變是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發光發熱的能量來源。

在太陽的核心，質子需要3-10KeV的能量才能夠克服它們之間的相互排斥，也就是庫倫障壁，進而融合起來形成一個新的核。

光譜

主條目：原子軌道

在穩定狀態下，原子中的電子位于離核最近的軌道上，這時的原子就被稱為基態原子；電子吸收能量后躍遷到更高的軌道上，這時原子就處于激發態。由于原子的軌道是量子化的，因此原子的能量發生變化時，會吸收（放出）特定的能量，產生不同的光譜圖像，古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）和羅伯特·威廉·本生（Robert Wilhelm Bunson）最早應用這一性質對不同元素的原子進行鑒定。

焰色反應（flame test）

當原子的光譜落在可見光區時，肉眼就可以看見不同的顏色，這是有些元素的原子在灼燒時引起火焰顏色變化的原因，這種變化被稱為焰色反應，可以粗略地檢測某些元素原子的存在。

下表給出部分金屬（或金屬離子）焰色反應產生的顏色

類別 鋰離子 鈉離子 鉀離子 銣離子 鈣離子 鍶離子 鋇離子 銅離子
顏色 紫紅 黃 淡紫 紫 磚紅 洋紅 黃綠 綠
價電子

價電子是原子參與化學反應的電子數，價電子數與原子的化學性質密切相關，對于主族元素來說，價電子數等于其最外層電子數；對于副族元素，價電子數包括最外層電子數和次外層的d（有時還包括f）軌道的電子數，元素周期表中通常會用電子排布式標示一個特定元素的價電子。根據價電子的不同，元素周期表可以分為s區、p區、d區、ds區、f區。

化合價

電離能

電離能的大小反映了原子失去電子的難易。電離能愈小，原子失去電子愈易，反之同理；電離能的大小和原子的有效電荷、原子半徑和電子排布有很大關系。

第一電離能

基態氣體原子失去電子成為帶一個正電荷的氣態正離子所需的能量稱為第一電離能，一般來說，若不作說明，電離能即第一電離能。

1st～10th