Referat Structura nucleului atomic

[MeG@DaN]

Download

În urma experimentelor s-a stabilit că masa atomului şi toată sarcina
pozitivă este concentrată într-un volum mic in centrul atomului, zonă
numită nucleu atomic. În jurul nucleului gravitează un număr de
electroni care compensează sarcina pozitivă a nucleului. La sfârşitul
secolului trecut a fost descoperită radioactivitatea. Emisia din atomi a
unor particule încărcate şi neutre din punct de vedere electric, cum ar
fi radiaţiile: alfa, beta, gama, s-a constat că ar fi emise din nucleu.
Acest lucru a dus la concluzia că nucleul ar avea şi el o structură.

După descoperirea neutronului de către Chadwick în 1932, Heisenberg
şi Ivanenko au elaborat în 1933 modelul protono-neutronic al nucleului.
Conform acestui model, nucleul este alcătuit din protoni şi neutroni. Un
nucleu este format din Z protoni şi A-Z neutroni. Acest model este în
concordanţă cu rezultatele experimentale referitoare la sarcina, masa şi
spinul nuclear. În funcţie de numărul de protoni şi neutroni nucleele
au fost împărţite în:
- Izobari au aceeaşi greutate, acelaşi A:
- Izotopi au acelaşi număr de ordine, acelaşi Z:
- Izotoni acelaşi număr de neutroni, acelaşi A-Z:
- Izomeri acelaşi Z, acelaşi A, dar au timpul de viaţă diferit, ceea ce
înseamnă că izomerii constituie acelaşi mediu în diverse stări de
excitare. Trecerea dintr-o stare în alta se face prin emisia unui foton
de la unul la altul.

Nuclee oglindă perechi de izobari în care numărul de protoni dintr-un
nucleu este egal cu numărul de neutroni din celălalt nucleu:.
Sarcina nucleului atomic reprezintă numărul de protoni din nucleu:.
Determinarea sarcinii nucleului înseamnă determinarea numărului de
ordine Z.

Masa nucleulu se poate scrie ca suma maselor nucleonilor componenţi şi
se exprimă în unităţi de masă.1u=m(12C)/12. Unitatea de masă are
valoarea u=1,66 10-27Kg. Comparând valorile experimentale ale maselor cu
cele rezultate din formula s-a constatat că masa determinată
experimental este mai mică decât cea determinată teoretic.

Un nucleu constituie un sistem legat de particule şi pentru a scoate o
particulă din acest sistem este necesar să furnizăm nucleului o anumită
cantitate de energie egală cu energia cu energia de legătură a
particulei în nucleu. Acest defect de energie s-a interpretat ca fiind
energia pe care o eliberează nucleele la formarea lui din nucleoni
liberi şi care este strict egală cu energia pe care trebuie să o
furnizăm nucleului pentru al desface în nucleonii componenţi, această
energie este energia de legătură a nucleului.

Dacă energia de legătură este mare, nucleul este mai stabil, diferenţa
dintre suma maselor nucleonilor componenţi şi masa nucleului este mai
mică. Stabilitatea nucleelor reprezintă energia de legătură raportată la
numărul de nucleoni din nucleu . Cum nu toţi nucleonii au aceeaşi
energie de legătură se vorbeşte despre valoarea medie a energiei de
legătură pronucleară

Maximul se realizează în jurul lui A=60 cu =8.6 MeV. Nucleele de la
mijlocul sistemului periodic se caracterizează prin stabilitate mare,
iar cele uşoare şi mai grele au stabilitatea mai mică. Raportul dintre
numărul de protoni şi numărul de neutroni din nucleu este o măsură a
stabilităţii nucleului. Dacă reprezentăm grafic poziţia nucleelor
într-un sistem de coordonate Z şi N=(A-Z) se constată următoarele:

Fig.2.DiagramaSegréé. a) surplus de protoni, b) surplus de neutroni
c)curba de stabilitate, Z=N.

Pentru nucleele uşoare stabilitatea se realizează la Z/N = 1. Pe măsură
ce numărul de masă creşte stabilitatea se deplasează spre nuclee cu
număr de neutroni mai mare decât numărul de protoni. Deasupra acestei
curbe de stabilitate se găsesc nuclee cu surplus de protoni faţa de
nucleele stabile. Sub această curbă se găsesc nucleele cu surplus de
neutroni. Cum în natură orice sistem tinde de la sine să treacă spre o
stare cât mai stabilă ,nucleele de deasupra curbei de stabilitate îşi va
transforma un proton în neutron, ceea ce înseamnă că ele sunt nuclee
active(emisie de pozitroni), iar cele de sub curba de stabilitate îşi
vor transforma un neutron în proton fiind nuclee active(emisie de
electroni).

Raza nucleului atomic reprezintă distanţa până la care se fac simţite
forţele nucleare specifice, acele forţe care asigură stabilitatea unui
nucleu format dintr-un număr mare de protoni intre care se exercită
forţe de repulsie coulombiană. Momente cinetice şi momente magnetice ale
nucleului.Existenta acestor momente a rezultat din despicarea liniilor
de structura fina a spectrelor, numita structura hiperfina. Astfel
spinul nuclear este