За едно приложение на ядрените реакции

Знаете ли, че...живакът може да бъде превърнат в злато?

Как може да стане ли?

Чували ли сте за алхимиците и техните опити? 

    Алхимиците твърдели, че една субстанция може да се превърне в друга просто като се прибавят и изваждат елементи в точно определено съотношение. Според тях, ако към оловото се добави точно определено количество живак, то може да се превърне в злато- считало се е, че златото е съвършено вещество, тъй като не се променя от огън и други външни въздействия. Търсенето на подходящи методи за превръщане на "основен метал" в злато продължило векове наред.

    Ядрената физика по неочакван начин потвърждава възгледите за съвършенството на златото. Повечето химични елементи в природата представляват смес от различни изотопи, чието относително съдържание може да се променя. Установено е, че златото има само един стабилен изотоп: 197Au. В този смисъл златото се оказва съвършено: то не търпи изменения в изотопния си състав.

       Живакът има седем стабилни изотопа: 196Hg,  198Hg,  199Hg,  200Hg,  201Hg,  202Hg  и  204Hg, с относително съдържание съответно 0,15%, 9,97%, 16,87%, 23,1%, 13,18%, 29,86% и 6,87%.  Живакът може да бъде превърнат в злато чрез ядрени реакции.

Какво е ядрена реакция? Какви видове ядрени реакции има?


       Както е известно, ядрата на атомите се състоят от протони и неутрони. Различните химични елементи се различават само по броя на протоните в ядрата си. Ако бъде променено количеството на протоните в ядрото, един химичен елемент ще се превърне в друг. Ако се промени само броя на неутроните в ядрото, се получава друг изотоп на същия химичен елемент.

Преобразуването на живак в злато може да стане чрез следната ядрена реакция:



    При тази реакция изотопът живак-196 се подлага на поток бавни неутрони (означени с n), при което всяко ядро поглъща неутрон и излъчва гама-кванти: получава се изотопът живак-197, който се превръща в стабилния изотоп злато-197.

     Масовото число на един изотоп е равно на общия брой протони и неутрони в ядрото му. Ядрото на живака съдържа 80 протона. Ядрото на изотопа живак-196 съдържа общо 196 протони и неутрони, следователно съдържа 196-80=116 неутрона.

     Превръщането на нестабилния изотоп живак-197 в злато-197 става от само себе си, като един от 80-те протона в ядрото на живака се превръща в неутрон и така се получава ядрото на златото, което съдържа 79 протона. При това общият брой протони и неутрони в ядрото не се променя и остава равен на 197.

     Изомерната форма на ядрото 197mHg се превръща в основната форма 197Hg с период на полуразпадане 23,8 часа. 197Hg се превръща в 197Au с период на полуразпадане 64,1 часа.

     Случайно или не, но изотопът живак-196, необходим за тази реакция, се среща в много малки количества - само 0,15% от живака в природата. Друга особеност е, че трябва да се използва поток от неутрони със строго определена стойност на енергията, която е необходима за ефективното протичане на реакцията [].