2212787659

Zakaz Pauliego - jedno z fundamentalnych praw mechaniki kwantowej, opisujące właściwości materii na poziomie mikro świata a głoszące, że w jednym punkcie przestrzeni nie mogą jednocześnie przebywać dwie takie same cząstki, w tym samym stanie kwantowym. W szczególności, w cząsteczce lub atomie wicloel ektronowym nie może być dwóch elektronów o identycznych liczbach kwantowy ch. Z zakazu Pauliego wynika struktura elektronowa atomów i cząsteczek, a także struktura nukleonów w^: jądrze atomowym.

Nuklid - jądro atomowe o określonym składzie, tzn. liczbie protonów (liczba atomowa Z, dolny indeks przed symbolem pierwiastka, np. ₆C) i liczbie masowej (suma liczby protonów i neutronów), zapisywanej jako wskaźnik górny. Dwa nuklidy tego samego pierwiastka, np. ^I2C i ^l4C nazywamy izotopami; dolny wskaźnik opuszczono, gdyż dla węgla musi być Z = 6.

Liczby magiczne - liczba nukleonów (protonów lub/i neutronów) w jądrze atomowym, wykazującym szczególnie dużą trwałość, co model powłokowy jądra tłumaczy całkowitym wypełnieniem powłoki. Liczby magiczne: 2,8,20,50,82. dla neutronów też 126.

Długość fali Ldla fali materii (fali de Broglie):    L = h / mV

gdzie h = 6.625'10'³⁴ [J s] jest stalą Plancka, m - masą cząstki a V - prędkością cząstki;

X ma wymiar [m], jeśli m [kg] a V [m / s].

Zadania i problemy (wpierw omówić krótko właściwości litowców)

1.    Z jakich cząstek złożone są atomy? Podać ich właściwości (względny ładunek i masę w jednostkach atomowych [u], wartość spinu s i średni czas życia). Zapisać reakcję rozpadu swobodnego neutronu.

2.    Jakie są fundamentalne oddziaływania w fizyce i jakie cząstki pośredniczące tworzą pola tych oddziaływań? Czy' różnią się spinem i masą spoczynkową?

3.    Z jakich cząstek elementarnych zbudowana jest materia - podać skład pierwszej generacji cząstek według modelu standardowego. Czy są one bozonami czy fermionami? Określić dla każdej z nich, jakim oddziaływ aniom podlega i z czym jest to zw iązane?

4.    Na czym polega reakcja syntezy' jądrowej na Słońcu? Zapisać reakcję i sprawdzić bilans ładunku elektry cznego i słabego.

5.    Energia potrzebna do wyrwania elektronu z metalu (tzw. praca wyjścia. W) wynosi dla cezu W =1.8 eV a dla srebra W = 4.8 eV. Czy' światło widzialne z zakresu fioletowego o długości fali X = 400 nm wystarczy do efektu fotoelektry cznego? Jeśli nie, to promieniow ania z jakiego zakresu należy użyć?

6.    Obliczyć długość fali de Broglic a w iązki neutronów termicznych opuszczających stos atomowy o temperaturze 100 °C. Masa neutronu m = 1.68 ’ 10~²⁷ kg, stała Boltzmana k_B = 1.38 ‘ 10^-23 J/K.

7.    Jaka długość fali odpow iada kuli karabinowej o masie m = lg, wystrzelonej z prędkością 100 m/s? Jak zarejestrować dośw iadczalnie taką falę?

8.    Długość fali de Broglie'a wiązki elektronów w mikroskopie elektronowym wynosi X = 72.7 pm. Obliczyć prędkość tych elektronów. Masa elektronu 9.11' 10“³¹ kg.

9.    Podać trzy przykłady nuklidów o jądrach szczególnie trwałych.

10.    Co to są liczby magiczne, wskazać przykładowe jądra z magiczną liczbą nukleonów . Jaki model jądra atomowego je tłumaczy?

Zadania dodatkowe

11.    Jakie główne związki powstają podczas spalania litowców i berylowców w powietrzu i w tlenie? Napisać równania reakcji i podać nazwy produktów.

12.    W jaki sposób można otrzymać metaliczny sód? Zapisać równanie reakcji i podać jej warunki.

13.    Jak zmienia się reaktywność chemiczna litowców w dół grupy? Podać przykład reakcji uzasadniającej odpowiedź.

14.    Elektron i proton przyspieszane są w akceleratorze do osiągnięcia takiej samej energii. Której z tych cząstek odpow iada dłuższa fala materii i ile razy?

15.    Obliczyć długość fali de Broglie’a dla protonu (m_p = 1.67 ' 10'²⁷ kg) w polu elektrycznym o potencjale U = 1 kV.