Murtuza Vadharia
2014-07-18 19:30:24 UTC
考慮一個具有$ n $個質子和$ n $個電子的中性原子。是否可以通過某種技術（例如用另一種粒子轟擊或向系統施加適當量的能量）從原子中除去質子？
考慮一個具有$ n $個質子和$ n $個電子的中性原子。是否可以通過某種技術（例如用另一種粒子轟擊或向系統施加適當量的能量）從原子中除去質子？
是否可以通過某種技術從原子上除去質子，例如用另一種粒子轟擊或向系統施加適當量的能量？
是的，這是發生在自然界中，也可以在實驗室中完成。在自然界中，該過程稱為放射性衰變。下面列出了兩個消除質子的衰變過程
在（核）實驗室中，可以採用被稱為光轉化的過程。如果原子核被高能伽瑪射線（高能光子）照射，它可以吸收能量並通過發射質子和/或中子$$ \ ce {^ 25_12Mg ->C [{h \ nu} ] \ ^ 1_1H + ^ 24_11Na} $$
您可以大致估算所需的能量，如下所示：$$ \ mathrm {24.98583692 \，amu〜\ longrightarrow 1.00727647 \，amu + 23.99096278 \，比較起始質量和最終質量，我們發現在此過程中獲得了0.01240233 amu。由於1 amu = 931.5 MeV，因此伽馬射線光子必須具有至少11.6 MeV的能量。
實際上有（很少）個原子核表現出自發的質子發射衰變。
更常見的是光子，中子或α引發的質子發射反應，例如該預印本中討論的關於硫的α引發反應。入射在輕原子核上的中等能量α會產生許多有趣的最終狀態，這一事實有助於弄清楚原子核的工作原理（公認的通常是將其描述為物理而非化學問題）。
這更多是一個核物理問題。但是無論如何，我還是會寫一些東西。
首先，有大量的天然放射性原子核發射α粒子，即$ \ ce {^ 4He} $原子核。相比之下，當原子核發射正電子，並在此過程中將一個質子轉化為中子（並發射中微子）時，$ \β^ + $的衰減就不那麼普遍了。接下來，一些原子核捕獲電子（通常從最低的電子殼），發射中微子，並再次將一個質子轉化為中子。質子發射是已知的，但極為罕見。
接下來，當傳入的高能粒子與原子核合併時，會發生一定程度的核反應，而不是最終的受激原子核會發射出其他粒子。此反應非常具體，每對原子核和粒子都有各自的反應路線等。質子發射反應的示例：
$ \ ce {\ ^ 3He + D = ^ 4He + ^ p} $
有時，捕獲中子後的重核經歷$ \ beta $衰變，轉變為$ \ alpha $放射性核。最終結果將是失去一個質子，可能失去一兩個中子。但這對於少數原子核來說是非常特殊的。
TL; DR：不，沒有通用技術，但是有一些技術（非常昂貴），而不是在某些特定情況下可行。
我對核化學了解不多，但是：
是否有可能通過轟擊其他粒子或提供高能的任何方法將質子從原子中去除？
我現在能想到的最好的例子是 alpha衰減。一個α粒子由兩個質子和兩個中子束縛在一起，形成一個與氦原子核相同的粒子。
這也是我們在核裂變/聚變（原子彈等）中所做的事情。 但是我認為僅添加或去除一個質子可能非常困難。
通過從原子上除去質子而製成的一種同位素是碳14。用中子轟擊14號氮，質子被置換，得到14號碳，該碳最終衰變回到氮同位素。因此，我們通過碳14約會有機材料的能力取決於質子的去除過程。