Глава 1

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
РАДИОНУКЛИДОВ

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТОМНОМ ЯДРЕ

1.1.1. Состав атомных ядер

Атомные ядра содержат более 99,95% всей массы атома. Размеры ядер имеют порядок 10^-12 - 10^-13 см, в то время как электронные оболочки - около 10^-8 см. Таким образом, размеры ядра по крайней мере в 10⁴ раз меньше размеров атома. Это указывает на то, что радиус действия ядерных сил, связывающих находящиеся в ядре частицы, не превышает величины 2 · 10^-12 см.

Атомные ядра, как следует из квантовой теории, имеют уровневый характер энергетических спектров. Существование энергетических уровней в ядре обусловливает дискретность его энергетических спектров. Атомные ядра состоят из элементарных частиц - протонов и нейтронов. Массы протона (М_p) и нейтрона (М_n) близки между собой: М_р = 1,67239 · 10^-24 г, М_n = 1,67470 · 10^-24 г. Они почти в 2000 раз превышают массу электрона (m_е): M_p = 1836 m_e; М_n = 1838 m_е. Протон электрически положителен. Его заряд по абсолютной величине равен заряду электрона. Электрический заряд нейтрона равен 0. Протоны и нейтроны, входящие в состав атомных ядер, объединяются общим названием "нуклоны". Общее число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается через А. Число протонов в ядре определяет заряд ядра в единицах абсолютной величины заряда электрона и называется атомным номером химического элемента (Z). Число нейтронов в ядре обозначают через N.

В нормальном состоянии атом электрически нейтрален, так как число электронов в оболочках атома равно числу протонов в ядре. Химические свойства атома определяются особенностями структуры его электронных оболочек и числом электронов. Поэтому параметр Z будет объединять атомы с одними и теми же химическими свойствами. Некоторые различия наблюдаются лишь для самых легких элементов, прежде всего для водорода. Ядра с одним и тем

10

же атомным номером Z, но различными массовыми числами А называются изотопами химического элемента с атомным номером Z. Например,

1

1

H,

2

1

Н,

3

1

H - изотопы водорода.

Ядра с одинаковыми величинами А, но разными Z называются изобарами. Примером триады изобаров являются

40

18

Аr,

40

19

К и

40

20

Са.

Широко распространен термин "нуклид". Нуклиды - группы атомов с одинаковыми значениями А и Z. Радиоактивные нуклиды называют радионуклидами. Термин "изотоп" используют лишь в контексте с названием элемента, например: "радионуклид

14

6

C является изотопом углерода".

11