Razlika između nuklearnih reakcija i kemijskih reakcija. Koja je razlika između atomske i termonuklearne bombe? “Kid”: crni humor ili cinizam Ujka Sama

Prema medijskim izvješćima, Sjeverna Koreja prijeti testiranjem hidrogenska bomba preko Tihog oceana. Kao odgovor, predsjednik Trump nameće nove sankcije pojedincima, tvrtkama i bankama koje posluju s tom zemljom.

"Mislim da bi ovo mogao biti test hidrogenske bombe na razini bez presedana, možda iznad pacifičke regije", rekao je sjevernokorejski ministar vanjskih poslova Ri Yong Ho ovaj tjedan tijekom sastanka na Općoj skupštini Ujedinjenih naroda u New Yorku. Rhee je dodao da "ovisi o našem vođi."

Atomska i hidrogenska bomba: razlike

Vodikove bombe ili termonuklearne bombe jače su od atomskih ili fisijskih bombi. Razlike između hidrogenskih i atomskih bombi počinju na atomskoj razini.

Atomske bombe, poput onih korištenih za razaranje japanskih gradova Nagasakija i Hirošime tijekom Drugog svjetskog rata, djeluju tako da cijepaju jezgru atoma. Kada se neutroni, ili neutralne čestice, u jezgri cijepaju, neki ulaze u jezgre susjednih atoma, također ih razdvajajući. Rezultat je vrlo eksplozivna lančana reakcija. Prema Uniji znanstvenika, bombe su pale na Hirošimu i Nagasaki sa snagom od 15 kilotona i 20 kilotona.

Nasuprot tome, prvi test termonuklearnog oružja ili hidrogenske bombe u Sjedinjenim Državama u studenom 1952. rezultirao je eksplozijom od oko 10 000 kilotona TNT-a. Fuzijske bombe počinju istom reakcijom fisije koja pokreće atomske bombe—ali većina urana ili plutonija u atomskim bombama zapravo se ne koristi. U termonuklearnoj bombi, dodatni korak znači veću eksplozivnu snagu iz bombe.

Prvo, zapaljiva eksplozija komprimira sferu plutonija-239, materijala koji će zatim fisirati. Unutar ove jame plutonija-239 nalazi se komora vodikovog plina. Visoke temperature i pritisci koji nastaju fisijom plutonija-239 uzrokuju stapanje atoma vodika. Ovaj proces fuzije oslobađa neutrone koji se vraćaju u plutonij-239, cijepajući više atoma i povećavajući lančanu reakciju fisije.

Pogledajte video: Atomska i hidrogenska bomba, koja je jača? I koja je njihova razlika?

Nuklearni testovi

Vlade diljem svijeta koriste globalne sustave nadzora za otkrivanje nuklearnih pokusa kao dio napora za provedbu Ugovora o sveobuhvatnoj zabrani nuklearnih pokusa iz 1996. godine. Postoje 183 stranke u ovom ugovoru, ali on nije operativan jer ga ključne zemlje, uključujući Sjedinjene Države, nisu ratificirale.

Od 1996. Pakistan, Indija i Sjeverna Koreja izveli su nuklearne pokuse. Međutim, ugovor je uveo sustav seizmičkog praćenja koji može razlikovati nuklearnu eksploziju od potresa. Međunarodni nadzorni sustav također uključuje postaje koje detektiraju infrazvuk, zvuk čija je frekvencija preniska da bi ljudsko uho otkrilo eksplozije. Osamdeset stanica za praćenje radionuklida diljem svijeta mjeri padavine, što može dokazati da je eksplozija koju su otkrili drugi sustavi za praćenje zapravo bila nuklearna.

Na pitanje: Po čemu se nuklearne reakcije razlikuju od kemijskih reakcija? dao autor Yoabzali Davlatov najbolji odgovor je Kemijske reakcije odvijaju se na molekularnoj razini, a nuklearne reakcije na atomskoj razini.

Odgovor od bojno jaje[guru]
U kemijskim reakcijama neke tvari se pretvaraju u druge, ali ne dolazi do transformacije jednih atoma u druge. Tijekom nuklearnih reakcija atomi jednog kemijskog elementa pretvaraju se u drugi.

Odgovor od Zvagelski michael-michka[guru]
Nuklearna reakcija. - proces transformacije atomskih jezgri koji se događa tijekom njihove interakcije s elementarnim česticama, gama zrakama i međusobno, često dovodeći do oslobađanja kolosalnih količina energije. Spontani (koji se događaju bez utjecaja upadnih čestica) procesi u jezgrama - na primjer, radioaktivni raspad - obično se ne klasificiraju kao nuklearne reakcije. Za izvođenje reakcije između dviju ili više čestica potrebno je da se čestice (jezgre) koje međusobno djeluju približe udaljenosti reda veličine 10 do minus 13 cm, odnosno karakterističnom polumjeru djelovanja nuklearnih sila. Nuklearne reakcije mogu se odvijati i s oslobađanjem i s apsorpcijom energije. Reakcije prvog tipa, egzotermne, služe kao osnova nuklearne energije i izvor su energije za zvijezde. Reakcije koje uključuju apsorpciju energije (endotermne) mogu se dogoditi samo ako je kinetička energija sudarajućih čestica (u sustavu središta mase) iznad određene vrijednosti (reakcijski prag).

Kemijska reakcija. - pretvorba jedne ili više početnih tvari (reagensa) u tvari (produkte reakcije) koje se od njih razlikuju po kemijskom sastavu ili strukturi - kemijske spojeve. Za razliku od nuklearnih reakcija, tijekom kemijskih reakcija ne mijenja se ukupan broj atoma u sustavu koji reagira, kao ni izotopski sastav kemijskih elemenata.
Kemijske reakcije nastaju spontanim miješanjem ili fizičkim kontaktom reagensa, uz zagrijavanje, sudjelovanje katalizatora (kataliza), djelovanje svjetlosti (fotokemijske reakcije), električne struje (elektrodni procesi), ionizirajućeg zračenja (radijacijsko-kemijske reakcije), mehaničkog djelovanja. (mehanokemijske reakcije), u niskotemperaturnoj plazmi (plazmokemijske reakcije) itd. Transformacija čestica (atoma, molekula) provodi se pod uvjetom da imaju dovoljnu energiju za prevladavanje potencijalne barijere koja razdvaja početno i krajnje stanje sustava ( Energija aktivacije).
Kemijske reakcije uvijek su popraćene fizičkim učincima: apsorpcijom i oslobađanjem energije, na primjer u obliku prijenosa topline, promjenom agregacijskog stanja reagensa, promjenom boje reakcijske smjese itd. To je prema tim fizičkim učincima često se procjenjuje napredak kemijskih reakcija.

Priroda se dinamički razvija, živa i inertna materija kontinuirano prolazi kroz procese transformacije. Najvažnije transformacije su one koje utječu na sastav tvari. Formiranje stijena, kemijska erozija, rađanje planeta ili disanje sisavaca vidljivi su procesi koji uključuju promjene u drugim tvarima. Unatoč razlikama, svi oni imaju nešto zajedničko: promjene na molekularnoj razini.

Tijekom kemijskih reakcija elementi ne gube svoj identitet. Ove reakcije uključuju samo elektrone u vanjskoj ljusci atoma, dok jezgre atoma ostaju nepromijenjene.
Reaktivnost elementa na kemijsku reakciju ovisi o oksidacijskom stanju elementa. U običnim kemijskim reakcijama Ra i Ra 2+ ponašaju se potpuno drugačije.
Različiti izotopi elementa imaju gotovo istu kemijsku reaktivnost.
Brzina kemijske reakcije uvelike ovisi o temperaturi i tlaku.
Kemijska reakcija se može obrnuti.
Kemijske reakcije popraćene su relativno malim promjenama energije.

Nuklearne reakcije

Tijekom nuklearnih reakcija jezgre atoma prolaze kroz promjene i stoga nastaju novi elementi.
Reaktivnost elementa na nuklearnu reakciju praktički je neovisna o oksidacijskom stanju elementa. Na primjer, ioni Ra ili Ra 2+ u Ka C 2 ponašaju se na sličan način u nuklearnim reakcijama.
U nuklearnim reakcijama izotopi se ponašaju potpuno drugačije. Na primjer, U-235 fisira tiho i lako, ali U-238 ne.
Brzina nuklearne reakcije ne ovisi o temperaturi i tlaku.
Nuklearna reakcija se ne može poništiti.
Nuklearne reakcije prate velike promjene energije.

Razlika između kemijske i nuklearne energije

Potencijalna energija koja se može pretvoriti u druge oblike, prvenstveno toplinu i svjetlost, kada se stvaraju veze.
Što je veza jača, veća je pretvorena kemijska energija.

Nuklearna energija ne uključuje stvaranje kemijskih veza (koje su uzrokovane međudjelovanjem elektrona)
Može se pretvoriti u druge oblike kada se dogodi promjena u jezgri atoma.

Nuklearna promjena događa se u sva tri glavna procesa:

Nuklearna fizija
Spajanje dviju jezgri u novo jezgro.
Oslobađanje elektromagnetskog zračenja visoke energije (gama zračenje), stvarajući stabilniju verziju iste jezgre.

Usporedba pretvorbe energije

Količina kemijske energije oslobođene (ili pretvorene) u kemijskoj eksploziji je:

5kJ za svaki gram TNT-a
Količina nuklearne energije u otpuštenoj atomskoj bombi: 100 milijuna kJ za svaki gram urana ili plutonija

Jedna od glavnih razlika između nuklearnih i kemijskih reakcija ima veze s tim kako se reakcija odvija u atomu. Dok se nuklearna reakcija događa u jezgri atoma, elektroni u atomu odgovorni su za kemijsku reakciju koja se događa.

Kemijske reakcije uključuju:

Transferi
Gubici
dobitak
Dijeljenje elektrona

Prema atomskoj teoriji, materija se objašnjava preraspodjelom da bi se dobile nove molekule. Tvari uključene u kemijsku reakciju i omjeri u kojima nastaju izraženi su u odgovarajućim kemijskim jednadžbama, koje čine osnovu za izvođenje raznih vrsta kemijskih izračuna.

Nuklearne reakcije odgovorne su za raspad jezgre i nemaju nikakve veze s elektronima. Kada se jezgra raspadne, može prijeći na drugi atom zbog gubitka neutrona ili protona. U nuklearnoj reakciji protoni i neutroni međusobno djeluju unutar jezgre. U kemijskim reakcijama elektroni reagiraju izvan jezgre.

Rezultat nuklearne reakcije može se nazvati bilo kojom fisijom ili fuzijom. Novi element nastaje djelovanjem protona ili neutrona. Kao rezultat kemijske reakcije, tvar se djelovanjem elektrona mijenja u jednu ili više tvari. Novi element nastaje djelovanjem protona ili neutrona.

Kada se uspoređuje energija, kemijska reakcija uključuje samo nisku promjenu energije, dok nuklearna reakcija ima vrlo veliku promjenu energije. U nuklearnoj reakciji promjene energije iznose 10^8 kJ. To je 10 - 10^3 kJ/mol u kemijskim reakcijama.

Dok se neki elementi transformiraju u druge u jezgri, broj atoma ostaje nepromijenjen u kemikaliji. U nuklearnoj reakciji izotopi reagiraju drugačije. Ali kao rezultat kemijske reakcije reagiraju i izotopi.

Iako nuklearna reakcija ne ovisi o kemijskim spojevima, kemijska reakcija uvelike ovisi o kemijskim spojevima.

Sažetak

Kemijske reakcije uključuju prijenos, gubitak, dobivanje i dijeljenje elektrona bez uključivanja jezgre u proces. Nuklearne reakcije uključuju raspad jezgre i nemaju nikakve veze s elektronima.
U nuklearnoj reakciji protoni i neutroni reagiraju unutar jezgre; u kemijskim reakcijama elektroni međusobno djeluju izvan jezgre.
Kada se uspoređuju energije, kemijska reakcija koristi samo nisku promjenu energije, dok nuklearna reakcija ima vrlo veliku promjenu energije.

Da biste točno odgovorili na pitanje, morat ćete ozbiljno proniknuti u takvu granu ljudskog znanja kao što je nuklearna fizika - i razumjeti nuklearne/termonuklearne reakcije.

Izotopi

Iz kolegija opće kemije sjećamo se da se materija oko nas sastoji od atoma različitih "vrsta", a njihova "vrsta" točno određuje kako će se ponašati u kemijskim reakcijama. Fizičari dodaju da se to događa zbog fine strukture atomske jezgre: unutar jezgre postoje protoni i neutroni koji je tvore - a elektroni neprestano "jure" okolo u "orbitama". Protoni daju pozitivan naboj jezgri, a elektroni daju negativan naboj, kompenzirajući ga, zbog čega je atom obično električki neutralan.

S kemijskog gledišta, "funkcija" neutrona svodi se na "razrjeđivanje" jednolikosti jezgri istog "tipa" s jezgrama malo različitih masa, budući da će samo naboj jezgre utjecati na kemijska svojstva (kroz broj elektrona, zahvaljujući kojem atom može stvarati kemijske veze s drugim atomima). Sa stajališta fizike, neutroni (kao i protoni) sudjeluju u očuvanju atomskih jezgri zbog posebnih i vrlo moćnih nuklearnih sila - inače bi se atomska jezgra trenutno raspršila zbog Coulombovog odbijanja istonabijenih protona. Neutroni su ti koji omogućuju postojanje izotopa: jezgri s identičnim nabojem (odnosno, identičnim kemijskim svojstvima), ali različite mase.

Važno je da je nemoguće stvoriti jezgre od protona/neutrona na proizvoljan način: postoje njihove "čarobne" kombinacije (zapravo, tu nema nikakve magije, fizičari su se upravo složili da posebno energetski povoljne skupove neutrona/protona nazivaju na taj način), koji su nevjerojatno stabilni - ali “odlazeći “Od njih možete dobiti radioaktivne jezgre koje se same “raspadaju” (što su dalje od “čarobnih” kombinacija, veća je vjerojatnost da će se s vremenom raspasti ).

Nukleosinteza

Malo više pokazalo se da je prema određenim pravilima moguće “konstruirati” atomske jezgre, stvarajući sve teže od protona/neutrona. Suptilnost je u tome što je taj proces energetski povoljan (odnosno odvija se uz oslobađanje energije) samo do određene granice, nakon čega je potrebno trošiti više energije za stvaranje sve težih jezgri nego što se oslobađa tijekom njihove sinteze, a sami postaju vrlo nestabilni. U prirodi se taj proces (nukleosinteza) događa u zvijezdama, gdje monstruozni pritisci i temperature "zbijaju" jezgre toliko čvrsto da se neke od njih spajaju, stvarajući teže i oslobađajući energiju zahvaljujući kojoj zvijezda sjaji.

Konvencionalna “granica učinkovitosti” prolazi kroz sintezu jezgri željeza: sinteza težih jezgri troši energiju i željezo u konačnici “ubija” zvijezdu, a teže jezgre nastaju ili u tragovima zbog hvatanja protona/neutrona, ili masovno u trenutku smrti zvijezde u obliku katastrofalne eksplozije supernove, kada fluksevi zračenja dosežu doista čudovišne vrijednosti (u trenutku eksplozije tipična supernova emitira svjetlosne energije koliko i naše Sunce tijekom otprilike milijardu godina svog postojanja!)

Nuklearne/termonuklearne reakcije

Dakle, sada možemo dati potrebne definicije:

Termonuklearna reakcija (poznata i kao reakcija fuzije ili na engl nuklearna fuzija) je vrsta nuklearne reakcije u kojoj se lakše atomske jezgre, zahvaljujući energiji svog kinetičkog gibanja (topline), spajaju u teže.

Reakcija nuklearne fisije (poznata i kao reakcija raspadanja ili na engl nuklearna fizija) je vrsta nuklearne reakcije gdje se jezgre atoma spontano ili pod utjecajem čestica "izvana" raspadaju na fragmente (obično dvije ili tri lakše čestice ili jezgre).

U principu, u obje vrste reakcija oslobađa se energija: u prvom slučaju, zbog izravne energetske koristi procesa, au drugom, energija koja je tijekom "smrti" zvijezde potrošena na pojavu atoma. teža od željeza se oslobađa.

Bitna razlika između nuklearne i termonuklearne bombe

Nuklearnom (atomskom) bombom obično se naziva eksplozivna naprava kod koje se glavni dio energije oslobođene tijekom eksplozije oslobađa reakcijom nuklearne fisije, a vodikova (termonuklearna) bomba je ona kod koje se glavni dio energije proizvodi kroz reakciju termonuklearne fuzije. Atomska bomba je sinonim za nuklearnu bombu, hidrogenska bomba je sinonim za termonuklearnu bombu.

U medijima se često mogu čuti glasne riječi o nuklearnom oružju, ali vrlo rijetko se navodi razorna sposobnost pojedinog eksplozivnog punjenja, pa se u pravilu radi o termonuklearnim bojevim glavama kapaciteta nekoliko megatona i atomskim bombama bačenim na Hirošimu i Nagasaki potkraj Drugoga svjetskog rata na isti se popis stavljaju , čija je snaga iznosila svega 15 do 20 kilotona, odnosno tisuću puta manje. Što stoji iza ovog kolosalnog jaza u razornim sposobnostima nuklearnog oružja?

Iza toga stoji drugačija tehnologija i princip punjenja. Ako zastarjele “atomske bombe”, poput onih bačenih na Japan, djeluju na čistoj fisiji jezgri teških metala, onda su termonuklearna punjenja “bomba u bombi”, čiji najveći učinak stvara sinteza helija, a raspad jezgri teških elemenata samo je detonator ove sinteze.

Malo fizike: teški metali su najčešće ili uran s visokim sadržajem izotopa 235 ili plutonij 239. Oni su radioaktivni i njihove jezgre nisu stabilne. Kada se koncentracija takvih materijala na jednom mjestu naglo poveća do određenog praga, dolazi do samoodržive lančane reakcije kada nestabilne jezgre, raspadajući se na komade, svojim fragmentima izazivaju isti raspad susjednih jezgri. Ovo raspadanje oslobađa energiju. Puno energije. Tako rade eksplozivna punjenja atomskih bombi, kao i nuklearni reaktori nuklearnih elektrana.

Što se tiče termonuklearne reakcije ili termonuklearne eksplozije, ključno mjesto ima sasvim drugačiji proces, a to je sinteza helija. Pri visokim temperaturama i tlaku događa se da se jezgre vodika prilikom sudara zalijepe, stvarajući teži element - helij. Pritom se također oslobađa ogromna količina energije, što dokazuje naše Sunce, gdje se ta sinteza neprestano događa. Koje su prednosti termonuklearne reakcije:

Prvo, ne postoji ograničenje moguće snage eksplozije, jer ona ovisi isključivo o količini materijala iz kojeg se izvodi sinteza (najčešće se kao takav materijal koristi litijev deuterid).

Drugo, nema produkata radioaktivnog raspada, odnosno samih fragmenata jezgri teških elemenata, što značajno smanjuje radioaktivnu kontaminaciju.

Pa, treće, nema kolosalnih poteškoća u proizvodnji eksplozivnog materijala, kao u slučaju urana i plutonija.

Postoji, međutim, nedostatak: ogromne temperature i nevjerojatan pritisak potrebne su za početak takve sinteze. Za stvaranje tog tlaka i topline potreban je detonirajući naboj koji radi na principu običnog raspada teških elemenata.

Zaključno, želio bih reći da stvaranje eksplozivnog nuklearnog punjenja od strane jedne ili druge zemlje najčešće znači "atomsku bombu" male snage, a ne istinski strašnu termonuklearnu koja je sposobna izbrisati veliku metropolu s lica zemlje.