Tajemniczy œwiat atomów (fizyka j¹drowa)
na 13
Rozwi¹z
Tajemniczy œwiat atomów (fizyka j¹drowa)
216 Nie uda siê sporz¹dziæ takiego modelu (chba, ¿e by³by to model pomyœ-
lany). Gdyby w modelu j¹dro atomowe stanowi³a kulka o promieniu 1 cm, wtedy atom musia³by mieæ promieñ 100000 razy wiêkszy, czyli 1 km.
Gdyby model j¹dra stanowi³a g³ówka od szpilki o promieniu 1 mm, to i tak model nie zmieœci³by siê w pracowni fizycznej, bo promieñ atomu wynosi³by 100 m.
217
a Cech¹ pierwiastka, odró¿niaj¹c¹ go od innych, jest liczba protonów w j¹drze atomu tego pierwiastka. Aby zmieniæ go w inny pierwiastek, trzeba zmieniæ j¹dra atomów, czyli musi zajœæ przemiana j¹drowa, a w reakcjach che-micznych j¹dra atomów pozostaj¹ niezmienione.
b Spalanie jest tak¿e reakcj¹ chemiczn¹, wiêc cia³o promieniotwórcze po spa-leniu nadal zachowuje swoje w³asnoœci zwi¹zane ze szkodliwym promienio-waniem.
218
a Przez dodanie neutronu otrzymamy izotop tego samego pierwiastka.
Dodanie protonu powoduje zmianê w j¹dro innego pierwiastka, le¿¹cego o jedno miejsce dalej w uk³adzie okresowym Mendelejewa.
b W drugim przypadku pow³oka elektronowa bêdzie zawiera³a o jeden elektron wiêcej, bo liczba elektronów w atomie jest równa liczbie protonów w jego j¹drze (atom jest elektrycznie obojêtny).
Jeœli do j¹dra pierwiastka dodamy jeden proton, a nie zmienimy liczby elektronów w jego pow³oce, to otrzymamy jon dodatni pierwiastka, le¿¹cego o jedno miejsce dalej w uk³adzie okresowym.
219
a Izotopy tego samego pierwiastka maj¹ jednakowe liczby protonów w j¹drze (liczby atomowe).
b Izotopy trwa³e:
Izotopy promieniotwórcze:
1 H – 1 proton, 1 neutron; 3 H – 1 proton, 2 neutrony; 1
1
4 He – 2 protony, 2 neutrony; 6 He – 2 protony, 4 neutrony; 2
2
16 O – 8 protonów, 8 neutronów; 14 O – 8 protonów, 6 neutronów; 8
8
14 N – 7 protonów, 7 neutronów; 16 N – 7 protonów, 9 neutronów; 7
7
296
7 Li – 3 protony, 4 neutrony; 8 Li – 3 protony, 5 neutronów; 3
3
12 C – 6 protonów, 6 neutronów; 14 C – 6 protonów, 8 neutronów.
6
6
Trwa³e izotopy lekkich pierwiastków maj¹ jednakowe (lub bardzo bliskie) liczby protonów i neutronów w j¹drze.
220 —
221
a
m ( g
m )
8
7
6
5
4
3
2
1
5730
11460
17190
22920
28650
t (lata)
b W szcz¹tkach zwierzêcia pozostanie 0,25 mg izotopu 14 C po czasie 6
5×5730 lat = 28650 lat .
1000000
c Milion lat to
»175 czasów po³owicznego rozpadu 14 C.
5730
6
297
Tajemniczy œwiat atomów (fizyka j¹drowa)
Nie mo¿emy tego okreœliæ, bo pozosta³ych atomów 14 C bêdzie tak ma³o, ¿e nie 6
potrafimy ich wykryæ.
222
a 26 1020 200 106 1,6 10-19 J
83,2 109 J = 8,32 104
×
×
×
× ×
=
×
×
MJ .
b 1 kg
2,3 107
-
×
J
x
-
×
83,2 109 J
×
83,2 109 J×1 kg
x =
.
7
»3600 kg=3,6 ton
×
2,3 10 J
c Energia powstaj¹ca podczas rozszczepienia pojedynczego j¹dra pochodzi z ró¿nicy tych mas:
E =
=
× 6 × × -19 × =
× -
200 MeV
200 10
1,6 10
C V
3,2 10 11 J ,
E
× -
3,2 10 11 J
3,2
E = mc 2 , sk¹d
m=
=
27
0-24 kg .
2 =
× -
10
kg
3,55 1
2
=
×
c
æ
mö
9
ç ×
3 108
÷
è
s ø
298