FIZICA NUCLEULUIProprieti generale ale nucleului atomic

Ce stiti despre alctuirea atomului?

Cum este atomul din punct de vedere electric? Care este sarcina electronului? Ci electroni avem n atom? Ce cunoatei despre nucleu?

Cnd a fost introdus noiunea de nucleu?

Caracteristici generale ale nucleului atomic (sarcina electric, dimensiunile nucleului , masa nucleului, structura nucleului )Noiuni introductive Noiunea de nucleu a fost introdus de Rutherford n urma experienelor de mprtiere a particulelor pe foie metalice subiri (1906-1912) ipoteza: atomul are un nucleu cu dimensiuni mult mai mici dect ale atomului n care se concentreaz peste 99% din masa atomului. Aceste experimente au furnizat informaii despre proprietile generale ale nucleelor atomice: sarcin electric, dimensiunile i masa.

Sarcina electric a nucleelor atomice. Numrul atomic (Z) Atomul ca ntreg este neutru din punct de vedere electric. n 1897, J. J. Thomson a demonstrat c atomii, indiferent de natura lor contin electroni a cror sarcin i mas au fost determinate cu precizie. Numrul de electroni din atomul neutru se numeste numr atomic(Z) Elementele chimice sunt ordonate n tabelul lui Mendeleev dup valoarea acestui numr care le identific . Nucleul atomului trebuie s prezinte o sarcin electric pozitiv numeric egal cu Ze care compenseaz sarcina total a electronilor Particulele purttoare de sarcin electric elementar pozitiv n nucleu sunt protonii. Numrul de protoni din nucleu identific specia nuclear din care acesta face parte.

Dimensiunile nucleelor Aplicndu-se legea de conservare a energiei n cazul mprtierii Rutherford a particulelor pe foie de aur s-a dedus ordinul de mrime al razei nucleelor i anume r 10-14 m Razele diferitelor nuclee au fost determinate cu precizie destul de mare, stabilindu-se relaia: R = R0A1/3 unde A este numrul de mas R0 =1,45* 10-15 m este o constant a crei valoare a fost stabilit n urma unui numr foarte mare de msurtori

Masa nuclear.Numrul de mas Problema determinrii cu precizie a masei nucleare a fost rezolvat odat cu realizarea spectografului de mas. n urma determinrilor efectuate prin metoda spectroscopiei de mas a fost stabilit valoarea unitii atomice de mas u (definiie: a 12-a parte din masa atomului de 12C): 1u=1,66053886 x 10-27 kg Valorile maselor atomice exprimate n aceast unitate sunt foarte apropiate de numere ntregi ntregul cel mai apropiat de masa atomului este o caracteristic a acestuia numit numr de mas(A)

Masa nuclear.Numrul de mas Un nucleu va fi deci identificat prin cele dou numere : (A)-numr de mas (Z)-numr atomic

Izotopii sunt caracterizai prin valori egale ale numerelor atomice Z1 = Z2 dar valori diferite pentru numrul de mas A1 A2 Exemple:14 7

N,

15 7

N

izotopi stabili

10 7

N,

13 25 7 7 (16 izotopi) (Fig. I.4)

N.. . N

1 2 3 1 1 1 - hidrogen, deuteron (stabili), tritiu + nc 4 izotopi instabili

H, H, H

Izobarii

Sunt specii de atomi care aparin unor elemente chimice diferite, dar care au numr atomic (Z) diferit, dar au acelai numr de mas (A). Exemplu - Seria izobaric 40 cuprinde atomi cu cte 40 de nucleoni, dup cum se observ n tabelul de mai jos::

Sulf (S)

Clor (Cl)

Argon (Ar)

Potasiu (K) Calciu (Ca)

Z=16, A=24 Z=17, A=23 Z=18, A=22 Z=19, A=21 Z=20, A=20

16 protoni 17 protoni 18 protoni 19 protoni 20 protoni24 neutroni 40 nucleoni 23 neutroni 40 nucleoni 22 neutroni 40 nucleoni 21 neutroni 40 nucleoni 20 neutroni 40 nuccleoni

Constituenii nucleului atomic Msurarea precis a masei nucleului de hidrogen al carei numr de mas este egal cu numrul atomic a dus la concluzia ca acesta are un singur constituent i anume protonul cu: mp= 1,007276463 u Din valoarea pe care o are masa heliului(4,003) se observa c structura nucleelor mai grele dect hidrogenul nu poate fi realizat doar cu protoni deoarece sarcina nucleului de heliu corespunde doar la 2 protoni. Deci pe lng protoni mai exist alt tip de constituent electric neutru numit neutron cu masa mn= 1,00866491u Neutronul i protonul se numesc nucleoni Simbolul folosit pentru protoni: 1p Simbolul folosit pentru neutron: 0n Numrul total al nucleonilor inclui ntr-un nucleu este caracteristic nucleului respectiv i identic cu numrul de mas. Z=nr. de protoni; A- Z= nr. de neutroni

Constituenii nucleului atomicNeutronul Particul din nucleu. Simbol p Sarcina electric egal cu IeI. Masa mp= 1 u; 1836 x me. Numrul de protoni = Z . Sarcina tuturor protonilor din nucleu( atom) = Z x IeI. Masa tuturor protonilor din nucleu( atom) =Z x mp. Numrul de protoni = numrul de electroni.

Particul din nucleu. Simboln Sarcina electric = o. Masa mn= 1u ; 1839 x me. Numrul de neutroni = A-Z . Masa tuturor neutronilor din nucleu( atom) = (A-Z)x mn.

Constituenii nucleului atomic Toate msurtorile de mas (cu excepia hidrogenului) au artat c: m(A,Z)experimental Zmp+(A-Z)mn

Cu alte cuvinte, masa nucleului este mai mic dect suma maselor constituenilor. Diferena se numete defect de mas: m = m(A,Z) [Z mp + (A-Z)mn] Tem: 1)S se calculeze defectul de mas pentru nucleul de He(A=4, Z=2) cunoscnd c : mn= 1,00866491u, mp= 1,007276463 u i MHe=4,031882u 2)tiind c defectul de mas pentru nucleul de Li este m=-0,12u s se calculeze masa nucleului.