Atomsko jezgro – razlika između verzija

 

 

 

'''Atomsko jezgro''') je centar [[atom]]a, ogromne gustine koji se sastoji od nukleona - [[proton]]a i [[neutron]]a. Broj protona u atomskom jezgru se zove [[atomski broj]], i određuje kom [[hemijski element|hemijskom elementu]] atom pripada (na primer [[vodonik]], [[ugljenik]], [[kiseonik]], itd.). Broj neutrona određuje [[izotop]] elementa. Protoni i neutroni imaju skoro jednake mase, i njihov zajednički broj [[maseni broj]], je približno jednak [[atomska masa|atomskoj masi]] atoma (svaki izotop elementa ima jedinstvenu atomsku masu). Masa [[elektron]]a je mala i ne doprinosi značajno atomskoj masi.<ref>S. Macura, J. Radić-Perić, ATOMISTIKA, Službeni list, Beograd, 2004., str. 473.

</ref>

 

Bilo je mnogo hipoteza o građi [[atom]]a koje su bile više plod mašte nego sistematskih i činjenicama potkrepljenih istraživanja. Prvi, na eksperimentima zasnovan, model bio je Tompsonov "plum puding" model atoma, [[1903]]. g, (puding od šljiva: elektroni u atomu raspoređeni su kao suvo grožđe u pudingu). Po ovom modelu elektroni su raspoređeni po zapremini atoma. Frekvencija oscilovanja elektrona oko tih ravnotežnih položaja odgovara frekvenciji zračenja koje atom emituje. Ovaj model nije mogao da opiše kvantitativno nijedan eksperiment, ali nije bio ni u protivurečnosti sa do tada poznatim eksperimentima. Novim eksperimentima koje je započeo Raderford, a koji nisu mogli da se protumače Tompsonovim modelom, postavljeni su temelji savremenog shvatanja nuklearne strukture atoma:

*[[1906]]. g. [[Ernest Raderford|E. Raderford]] je ispitivao rasejavanje [[alfa čestica]] na metalnim listićima, s ciljem da ispita prodornost alfa zraka.

*[[1910]]. g. [[Hans Gajger|H. Gajger]] i [[Ernest Marsden|E. Marsden]], Raderfordovi saradnici, opazili su slučajeve rasejavanja [[alfa čestica]] u kojima je ugao rasejavanja bio skoro 180°.

*[[1911]]. g. [[Ernest Raderford|E. Raderford]] postavlja planetarni model atoma: unutar atoma nalazi se pozitivno naelektrisano jezgro, malih dimenzija, u kojem je usredsređena praktično celokupna masa atoma, a oko jezgra kruže [[elektron]]i.

*[[1912]]. g. [[Patrik Bleket|P. Bleket]], pomoću tek otkrivene [[Vilsonova komora|Vilsonove komore]], dobio je fotografije tragova alfa čestica koji su imali oštre prelome. Prelomi potiču od jednostrukih sudara (rasejavanja) alfa čestica sa atomima gasa u komori.

*[[1913]]. g. [[Artur van der Bruk|A. van den Bruk]] primetio je da podaci o rasejavanju alfa čestica mogu najlakše da se objasne ako se pretpostavi da je naelektrisanje jezgra umnožak elemetarnog naelektrisanja elektrona i rednog broja elementa Ze.

== Modeli atomskog jezgra ==

 

 

 

Model kapi opisuje atomsko jezgro kao kapljicu nuklearne "tečnosti". Vezivna energija jezgra može se opisati Vajscakerovom poluempirijskom formulom:

:<math>W = -w_0 A + w_1 A^{2/3} + w_2 \frac{Z^2}{A^{1/3}} + w_3 \frac{(A-2Z)^2}{A} + w_4 \frac{\delta(A,Z)}{A^{3/4}}</math>

 

 

Vrednosti osnovnih parametara u gornjoj formuli određene su na osnovu poznatih osobina jezgara i iznose: <ref>E. Segré, ''Nuclei and Particles'', Benjamin, 1977)</ref>

Treba uočiti da samo prvi član doprinosi stabilnosti jezgra (što više nukleona tim više nuklerarnih privlačnih sila dok ostali stabilnost smanjuju (što više protona tim je veće odbijanje među njima i tim manja stabilnost jezgra). Ukupan rezultat je da najveću energiju po nukleonu imaju atomska jezgra u blizini gvožđa. Dakle, jezgra sa masom dosta manjom i dosta većom od mase gvožđa imaju manju energiju vezivanja po nukleonu. To ne znači da su ta jezra obavezno radioaktivna, ali znači da stapanjem lakših (fuzijom) i cepanjem težih (fisijom) pri čemu nastaju jezgra srednjih atomskih masa, može da se dobije korisna energija. Na tom principu rade savremene fisione nuklearne centrale i istražuje mogućnost za građenje fuzionih.

 

 

Model tečne kapi odlično je poslužio da opiše energijske osobine jezgra (recimo energiju vezivanja po nukleonu), ali nije mogao ni najmanje da pomogne da se objasni diskretna priroda elektromagnetnog (gama) zračenja iz atomskog jezgra. To je pošlo za rukom modelu ljuske koji je formulisan u potpunoj analogiji sa modelom elektronskih ljuski u atomskom omotaču. Po tom modelu u jezgru postoje diskretni energijski nivoi u kojima dolazi, po analogiji sa elektronima u elektronskom omotaču, do sparivanja protona sa protonima i neutrona sa neutronima. Svaki energijski nivo ima određeni broj parova koje može da sadrži pre nego što dođe do popunjavanja viših nivoa. za neke specijalne, "magične" brojeve protona ili neutrona: 2, 8, 20, 28, 50, 82 ili 126, jezgra su posebno stabilna.

Pored objašnjenja spektra gama zračenja, model ljuske je u stanju da predvidi i magnetne osobine jezgra (videti [[NMR]]).

 

 

[[Izotop]]ski sastav jezgra određen je brojem neutrona u njemu. (Promenom broja protona, menja se hemijska priroda atoma.) Različiti izotopi istog hemijskog elementa imaju veoma slične (ali ne i identične, videti [[izotopski efekat]]) hemijske osobine jer hemijsu prirodu elementa skoro u potpunosti određuje broj elektrona u elektronskom omotaču atoma. To znači da se različiti izotopi jednog te istog hemijskog elementa vrlo teško mogu razdvojiti hemijskim putem ali mogu različitim fizičkohemijskim procesima i metodama poput centrifugiranja, masene spektrometrije, frakcione destilacije, elektrolize itd. Na primer, obogaćeni uranijum (povećanje koncentracije uranijuma-235 u odnosu na uranijum-238) na industrijskoj skali, dobija se centrifugiranjem uranijumheksafluorida UF6. Za odreživanje starosti materijala organskog porekla (na osnovu odnosa kocentracija izotopa ugljenika-14 i ugljenika-12) koristi se masena spektrometrija. Za dobijanje kiseonika-18 koji se koristi za pravljenje radioaktivnih izotopa za medicinsku dijagnostiku ([[PET]]) koristi se [[frakciona destilacija]] azotdioksida...

Ako jezro ima previše ili premalo neutrona ono je nestabilno te se tokom vremena spontano raspada. Na primer, jezgro [[azot]]a-16 (7 protona i 9 neutrona) već nakon nekoliko sekundi od nastanka, beta raspadom prelazi u [[kiseonik]]-16 (8 protona i 8 neutrona). U tom raspadu, pod uticajem slabe nuklearne sile, neutron u jezgru azota prelazi u proton, oslobađajući elektron (beta zrak).

 

 

 

 

</div>

 

*[[Spisak nuklearnih čestica]]

*[[Radioativni raspad]]

*[[Izotop]]

 

* [http://www.sckcen.be/ SCK.CEN Belgian Nuclear Research Centre] Belgijski nuklearni centar, Mol

 

 

[[ar:نواة الذرة]]