La différence entre les réactions nucléaires et les réactions chimiques. Quelle est la différence entre les armes nucléaires et les armes atomiques ? Bombe atomique et bombe à hydrogène : différences

Pour répondre avec précision à la question, vous devrez vous plonger sérieusement dans une branche de la connaissance humaine telle que la physique nucléaire - et comprendre les réactions nucléaires/thermonucléaires.

Isotopes

Au cours de la chimie générale, nous nous souvenons que la matière qui nous entoure est constituée d'atomes de différentes « sortes », et leur « sorte » détermine exactement comment ils se comporteront dans les réactions chimiques. La physique ajoute que cela se produit en raison de la structure fine du noyau atomique : à l'intérieur du noyau se trouvent des protons et des neutrons qui le forment - et les électrons se « précipitent » constamment sur des « orbites ». Les protons fournissent une charge positive au noyau et les électrons fournissent une charge négative, la compensant, c'est pourquoi l'atome est généralement électriquement neutre.

D'un point de vue chimique, la « fonction » des neutrons se résume à « diluer » l'uniformité des noyaux du même « type » avec des noyaux de masses légèrement différentes, puisque Propriétés chimiques Seule la charge du noyau affectera (à travers le nombre d'électrons, grâce auxquels l'atome peut former des liaisons chimiques avec d'autres atomes). Du point de vue de la physique, les neutrons (comme les protons) participent à la préservation des noyaux atomiques grâce à des forces nucléaires spéciales et très puissantes - sinon le noyau atomique se séparerait instantanément en raison de la répulsion coulombienne des protons chargés de la même manière. Ce sont les neutrons qui permettent l'existence des isotopes : des noyaux de charges identiques (c'est-à-dire de propriétés chimiques identiques), mais de masse différente.

Il est important qu'il soit impossible de créer des noyaux à partir de protons/neutrons de manière arbitraire : il existe leurs combinaisons « magiques » (en fait, il n'y a pas de magie ici, les physiciens viennent d'accepter d'appeler des ensembles de neutrons/protons particulièrement énergétiquement favorables de cette façon), qui sont incroyablement stables - mais « en s'éloignant « d'eux, vous pouvez obtenir des noyaux radioactifs qui « se désagrègent » d'eux-mêmes (plus ils sont éloignés des combinaisons « magiques », plus ils sont susceptibles de se désintégrer avec le temps ).

Nucléosynthèse

Un peu plus haut, il s'est avéré que selon certaines règles, il est possible de « construire » des noyaux atomiques, en créant des noyaux de plus en plus lourds à partir de protons/neutrons. La subtilité est que ce processus n'est énergétiquement favorable (c'est-à-dire qu'il procède à la libération d'énergie) que jusqu'à une certaine limite, après quoi il est nécessaire de dépenser plus d'énergie pour créer des noyaux de plus en plus lourds que ce qui est libéré lors de leur synthèse, et ils deviennent eux-mêmes très instables. Dans la nature, ce processus (nucléosynthèse) se produit dans les étoiles, où des pressions et des températures monstrueuses « compactent » les noyaux si étroitement que certains d'entre eux fusionnent, en formant des plus lourds et en libérant de l'énergie grâce à laquelle l'étoile brille.

La « limite d'efficacité » conventionnelle passe par la synthèse des noyaux de fer : la synthèse des noyaux plus lourds est consommatrice d'énergie et le fer finit par « tuer » l'étoile, et les noyaux plus lourds se forment soit à l'état de traces en raison de la capture de protons/neutrons, ou en masse au moment de la mort de l'étoile sous la forme d'une explosion catastrophique de supernova, lorsque les flux de rayonnement atteignent des valeurs vraiment monstrueuses (au moment de l'explosion, une supernova typique émet autant d'énergie lumineuse que notre Soleil sur environ un milliard d'années de son existence !)

Réactions nucléaires/thermonucléaires

Nous pouvons donc maintenant donner les définitions nécessaires :

Réaction thermonucléaire (également connue sous le nom de réaction de fusion ou en anglais la fusion nucléaire) est un type de réaction nucléaire dans laquelle des noyaux atomiques plus légers, en raison de l'énergie de leur mouvement cinétique (chaleur), fusionnent en noyaux plus lourds.

Réaction de fission nucléaire (également connue sous le nom de réaction de désintégration ou en anglais fission nucléaire) est un type de réaction nucléaire dans laquelle les noyaux des atomes se désintègrent spontanément ou sous l’influence de particules « extérieures » en fragments (généralement deux ou trois particules ou noyaux plus légers).

En principe, dans les deux types de réactions, de l'énergie est libérée : dans le premier cas, en raison du bénéfice énergétique direct du processus, et dans le second, de l'énergie qui a été dépensée lors de la « mort » de l'étoile pour l'émergence des atomes. plus lourd que le fer est libéré.

La différence essentielle entre les bombes nucléaires et thermonucléaires

Une bombe nucléaire (atomique) est généralement appelée un engin explosif dans lequel la majeure partie de l'énergie libérée lors de l'explosion est libérée en raison de la réaction de fission nucléaire, et une bombe à hydrogène (thermonucléaire) est un engin dans lequel la majeure partie de l'énergie est produite par une réaction de fusion thermonucléaire. Une bombe atomique est synonyme de bombe nucléaire, une bombe à hydrogène est synonyme de bombe thermonucléaire.

Dans les médias, on entend souvent des paroles bruyantes sur les armes nucléaires, mais très rarement la capacité destructrice d'une charge explosive particulière est spécifiée. C'est pourquoi, en règle générale, les ogives thermonucléaires d'une capacité de plusieurs mégatonnes et les bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki à la fin de la Seconde Guerre mondiale sont mis sur la même liste, dont la puissance n'était que de 15 à 20 kilotonnes, soit mille fois moindre. Qu’est-ce qui se cache derrière cet écart colossal dans les capacités destructrices des armes nucléaires ?

Est derrière technologie différente et le principe de charge. Si les « bombes atomiques » obsolètes, comme celles larguées sur le Japon, fonctionnent par fission pure de noyaux de métaux lourds, alors les charges thermonucléaires sont une « bombe dans la bombe », dont le plus grand effet est créé par la synthèse de l'hélium et la désintégration. de noyaux d'éléments lourds n'est que le détonateur de cette synthèse.

Un peu de physique : les métaux lourds sont le plus souvent soit de l'uranium à forte teneur en isotope 235, soit du plutonium 239. Ils sont radioactifs et leurs noyaux ne sont pas stables. Lorsque la concentration de tels matériaux en un seul endroit augmente fortement jusqu'à un certain seuil, une réaction en chaîne auto-entretenue se produit lorsque des noyaux instables, se brisant en morceaux, provoquent la même désintégration des noyaux voisins avec leurs fragments. Cette désintégration libère de l'énergie. Beaucoup d'énergie. C'est ainsi que fonctionnent les charges explosives des bombes atomiques, ainsi que les réacteurs nucléaires des centrales nucléaires.

Quant à la réaction thermonucléaire ou explosion thermonucléaire, la place clé est donnée à un tout autre processus, à savoir la synthèse de l’hélium. À des températures et des pressions élevées, il arrive que lorsque les noyaux d'hydrogène entrent en collision, ils se collent les uns aux autres, créant un élément plus lourd : l'hélium. Dans le même temps, une énorme quantité d’énergie est également libérée, comme en témoigne notre Soleil, où cette synthèse se produit constamment. Quels sont les avantages de la réaction thermonucléaire :

Premièrement, il n'y a aucune limitation à la puissance possible de l'explosion, car elle dépend uniquement de la quantité de matériau à partir de laquelle la synthèse est effectuée (le plus souvent, le deutéride de lithium est utilisé comme tel matériau).

Deuxièmement, il n'y a pas de produits de désintégration radioactive, c'est-à-dire ces mêmes fragments de noyaux d'éléments lourds, ce qui réduit considérablement la contamination radioactive.

Eh bien, troisièmement, il n’y a pas de difficultés colossales dans la production de matières explosives, comme dans le cas de l’uranium et du plutonium.

Il existe cependant un inconvénient : des températures énormes et une pression incroyable sont nécessaires pour démarrer une telle synthèse. Pour créer cette pression et cette chaleur, il faut une charge détonante, qui fonctionne sur le principe de la désintégration ordinaire des éléments lourds.

En conclusion, je voudrais dire que la création d'une charge nucléaire explosive par un pays ou un autre signifie le plus souvent une « bombe atomique » de faible puissance, et non une bombe thermonucléaire vraiment terrible, capable d'anéantir une grande métropole de la face. de la terre.

La nature se développe de manière dynamique, la matière vivante et inerte subit continuellement des processus de transformation. Les transformations les plus importantes sont celles qui affectent la composition d’une substance. La formation des roches, l’érosion chimique, la naissance d’une planète ou la respiration des mammifères sont autant de processus observables qui impliquent des modifications d’autres substances. Malgré leurs différences, ils ont tous quelque chose en commun : des changements au niveau moléculaire.

1. Lors des réactions chimiques, les éléments ne perdent pas leur identité. Seuls les électrons de la couche externe des atomes participent à ces réactions, tandis que les noyaux des atomes restent inchangés.
2. La réactivité d'un élément à une réaction chimique dépend de l'état d'oxydation de l'élément. Dans les réactions chimiques ordinaires, Ra et Ra 2+ se comportent complètement différemment.
3. Différents isotopes d’un élément ont presque la même réactivité chimique.
4. La vitesse d'une réaction chimique dépend fortement de la température et de la pression.
5. La réaction chimique peut être inversée.
6. Les réactions chimiques s'accompagnent de changements d'énergie relativement faibles.

Réactions nucléaires

1. Au cours des réactions nucléaires, les noyaux des atomes subissent des modifications et, par conséquent, de nouveaux éléments se forment.
2. La réactivité d'un élément à une réaction nucléaire est pratiquement indépendante de l'état d'oxydation de l'élément. Par exemple, les ions Ra ou Ra 2+ dans Ka C 2 se comportent de la même manière dans les réactions nucléaires.
3. Dans les réactions nucléaires, les isotopes se comportent complètement différemment. Par exemple, l’U-235 se fissifie silencieusement et facilement, mais pas l’U-238.
4. La vitesse de la réaction nucléaire ne dépend pas de la température ni de la pression.
5. Une réaction nucléaire ne peut pas être annulée.
6. Les réactions nucléaires s'accompagnent de grands changements d'énergie.

Différence entre l'énergie chimique et nucléaire

• Énergie potentielle qui peut être convertie en d’autres formes, principalement de chaleur et de lumière, lorsque des liaisons se forment.
• Plus la liaison est forte, plus l’énergie chimique convertie est importante.

• L'énergie nucléaire n'est pas liée à l'éducation liaisons chimiques(qui sont causés par l'interaction des électrons)
• Peut être converti en d’autres formes lorsqu’un changement se produit dans le noyau de l’atome.

Le changement nucléaire se produit dans les trois processus principaux :

1. Fission nucléaire
2. La réunion de deux noyaux pour former un nouveau noyau.
3. Libération de rayonnement électromagnétique de haute énergie (rayonnement gamma), créant une version plus stable du même noyau.

Comparaison de conversion d'énergie

La quantité d’énergie chimique libérée (ou convertie) lors d’une explosion chimique est :

• 5kJ pour chaque gramme de TNT
• Quantité d'énergie nucléaire contenue dans une bombe atomique libérée : 100 millions de kJ pour chaque gramme d'uranium ou de plutonium

L'une des principales différences entre les réactions nucléaires et chimiques a à voir avec la façon dont une réaction se produit dans un atome. Lorsqu'une réaction nucléaire se produit dans le noyau d'un atome, les électrons de l'atome sont responsables de la réaction chimique qui se produit.

Les réactions chimiques comprennent :

• Transferts
• Pertes
• Gagner
• Partage d'électrons

Selon la théorie atomique, la matière s’explique par un réarrangement pour donner de nouvelles molécules. Les substances impliquées dans une réaction chimique et les proportions dans lesquelles elles se forment sont exprimées dans les équations chimiques correspondantes sous-tendant la performance. divers types calculs chimiques.

Les réactions nucléaires sont responsables de la désintégration du noyau et n'ont rien à voir avec les électrons. Lorsqu’un noyau se désintègre, il peut passer à un autre atome en raison de la perte de neutrons ou de protons. Lors d'une réaction nucléaire, les protons et les neutrons interagissent au sein du noyau. Dans les réactions chimiques, les électrons réagissent en dehors du noyau.

Le résultat d’une réaction nucléaire peut être appelé n’importe quelle fission ou fusion. Un nouvel élément se forme sous l’action d’un proton ou d’un neutron. À la suite d’une réaction chimique, une substance se transforme en une ou plusieurs substances sous l’action des électrons. Un nouvel élément se forme sous l’action d’un proton ou d’un neutron.

Lorsque l’on compare l’énergie, une réaction chimique n’implique qu’un faible changement d’énergie, alors qu’une réaction nucléaire a un changement d’énergie très élevé. Dans une réaction nucléaire, les changements d'énergie sont d'une magnitude de 10 ^ 8 kJ. Cela représente 10 à 10^3 kJ/mol dans les réactions chimiques.

Alors que certains éléments se transforment en d’autres dans le nucléaire, le nombre d’atomes reste inchangé dans le chimique. Dans une réaction nucléaire, les isotopes réagissent différemment. Mais à la suite d’une réaction chimique, les isotopes réagissent également.

Bien qu’une réaction nucléaire ne dépende pas de composés chimiques, une réaction chimique dépend fortement de composés chimiques.

Résumé

Une réaction nucléaire se produit dans le noyau d'un atome, les électrons de l'atome sont responsables des composés chimiques.
1. Les réactions chimiques impliquent le transfert, la perte, le gain et le partage d'électrons sans impliquer le noyau dans le processus. Les réactions nucléaires impliquent la désintégration d’un noyau et n’ont rien à voir avec les électrons.
2. Dans une réaction nucléaire, les protons et les neutrons réagissent à l’intérieur du noyau ; dans les réactions chimiques, les électrons interagissent à l’extérieur du noyau.
3. Lorsque l’on compare les énergies, une réaction chimique n’utilise qu’un faible changement d’énergie, alors qu’une réaction nucléaire a un changement d’énergie très élevé.

Selon les médias, la Corée du Nord menace de tester Bombe à hydrogène au-dessus de l'océan Pacifique. En réponse, le président Trump impose de nouvelles sanctions aux particuliers, aux entreprises et aux banques qui font des affaires avec le pays.

"Je pense qu'il pourrait s'agir d'un essai de bombe à hydrogène d'une ampleur sans précédent, peut-être dans la région du Pacifique", a-t-il déclaré lors d'une réunion cette semaine à Assemblée générale Nations Unies à New York, ministre nord-coréen des Affaires étrangères Ri Yong Ho. Rhee a ajouté que « cela dépend de notre chef ».

Bombe atomique et bombe à hydrogène : différences

Les bombes à hydrogène ou bombes thermonucléaires sont plus puissantes que les bombes atomiques ou à fission. Les différences entre les bombes à hydrogène et les bombes atomiques commencent au niveau atomique.

Les bombes atomiques, comme celles utilisées pour dévaster les villes japonaises de Nagasaki et d'Hiroshima pendant la Seconde Guerre mondiale, fonctionnent en fendant le noyau d'un atome. Lorsque les neutrons, ou particules neutres, d'un noyau se divisent, certains pénètrent dans les noyaux des atomes voisins, les séparant également. Le résultat est une réaction en chaîne hautement explosive. Selon l'Union des scientifiques, des bombes sont tombées sur Hiroshima et Nagasaki avec une puissance de 15 kilotonnes et 20 kilotonnes.

En revanche, le premier essai d'une arme thermonucléaire ou d'une bombe à hydrogène aux États-Unis en novembre 1952 aboutit à une explosion d'environ 10 000 kilotonnes de TNT. Les bombes à fusion commencent par la même réaction de fission qui alimente les bombes atomiques, mais la majeure partie de l'uranium ou du plutonium contenu dans les bombes atomiques n'est pas réellement utilisée. Dans une bombe thermonucléaire, l’étape supplémentaire signifie une plus grande puissance explosive de la bombe.

Tout d’abord, l’explosion inflammable comprime une sphère de plutonium-239, un matériau qui va ensuite se fissonner. À l’intérieur de cette fosse de plutonium 239 se trouve une chambre remplie d’hydrogène gazeux. Hautes températures et les pressions créées par la fission du plutonium-239 provoquent la fusion des atomes d’hydrogène. Ce processus de fusion libère des neutrons qui retournent au plutonium-239, divisant davantage d'atomes et augmentant la réaction de fission en chaîne.

Regardez la vidéo : Bombes atomiques et à hydrogène, laquelle est la plus puissante ? Et quelle est leur différence ?

Essais nucléaires

Les gouvernements du monde entier utilisent des systèmes de surveillance mondiaux pour détecter les essais nucléaires dans le cadre des efforts visant à faire respecter le Traité d'interdiction complète des essais nucléaires de 1996. Ce traité compte 183 parties, mais il est inopérant car des pays clés, dont les États-Unis, ne l'ont pas ratifié.

Depuis 1996, le Pakistan, l'Inde et la Corée du Nord ont procédé à des essais nucléaires. Cependant, le traité a introduit un système de surveillance sismique capable de distinguer une explosion nucléaire d'un tremblement de terre. Le système de surveillance international comprend également des stations qui détectent les infrasons, un son dont la fréquence est trop basse pour que l'oreille humaine puisse détecter des explosions. Quatre-vingts stations de surveillance des radionucléides dans le monde mesurent les retombées, ce qui peut prouver qu'une explosion détectée par d'autres systèmes de surveillance était en fait nucléaire.