FIZICA NUCLEULUI

1. FIZICA NUCLEULUI Realizat de: COZMA DANA ILIES AMALIA SERES MARGARETA Cls:XII-A

2. Atomul la început • Noţiunea de atom aparepentru prima inanul 450 i.e.n. FilozofulgrecLeucipdezvoltăteoria conform căreiamateria nu esteinfinitdivizibilăşi introduce noţiunea de atomos, ceeace nu poatefidivizat. Aceastănouăconcepţie nu a fostrezultatulunorobservaţiisauexperienţe, cimaidegrabă al unorintuiţii. Teoria a fostdezvoltată ulterior de Epicur, apoi de poetullatinLucretiu. Au trecutînsă 2000 de anipânăcândteoriaatomică a fostformulatăştiinţific.

3. Structuraatomului • Închimieşifizică, atomulesteceamaimicăparticulăposibilă care încămaipăstreazăproprietăţilechimice ale unuielement. Dacă, iniţial, cuvântul atom însemnaceamaimicăparticulăindivizibilă, maitârziu, dupăcetermenul a căpătat o semnificaţieprecisăînştiinţă, atomii au fostgăsiţi a fidivizibilişicompuşi din particuleşimaimici, subatomice.Electronii, care au o sarcinăelectricănegativăşisuntcelemaipuţinmasiveparticulesubatomice;Protonii, care au o sarcinăelectricăpozitivăşisunt de aproape 1836 orimaimasivedecâtelectronii;Neutronii, care nu au sarcinăelectricăşi care sunt de aproximativ 1839 orimaimasividecâtelectronii.Protoniişineutroniicreează un nucleu atomic dens şimasiv, eifiindnumiţişinucleoni. Electroniiformează un larg nor electronic ceînconjoarănucleul.

4. Proprietăţilenucleonilor • Nucleeleatomice pot suferitransformări care afecteazănumărul de protonişineutronipe care îiconţin, procesnumitdezintegrareradioactivă. Transformările radioactive au loc într-un număr mare de moduri, darcelemaicomunesuntdezintegrareaalfaşidezintegrareabeta. Dezintegrărileceimplicăelectronisaupozitronisuntdatorateinteracţiunilornucleareslabe.În plus, ca şielectronii din atom, şinucleonii din nucleu pot fiaduşiîntr-o stare excitată de înaltăenergie. Totuşi, aceastătranziţiecere de sute de orimaimultăenergiedecâtexcitaţiaelectronilor. La revenireaînstareafundamentală, nucleulemite un foton de energiefoarteînaltă, numitşiradiaţie gamma.Transformărilenucleare au loc de asemeneaşiîncadrulreacţiilornucleare. Înfuziuneanucleară, douănucleeuşoare se unescîntr-un singurnucleumaigreu. Înfisiuneanucleară, un nucleugreu se divide îndouăsaumaimultenuclee.

5. Configuraţiaelectronică • Comportareachimică a atomilorestedatoratăinteracţiunilordintreelectroni. Electroniiunui atom rămânîninteriorulunorconfiguraţiielectronice fixate, predictibile. Acesteconfiguraţiisunt determinate de mecanicacuantică a electronilorînpotenţialul electric al atomului; numărulcuantic principal determinăînvelişurielectroniceparticulare cu niveledistincte de energie. În general, cu câtestemaiînaltnivelul de energie, cu atâtesteelectronulmaiîndepărtat de nucleu. Electronii de pecelmaiîndepărtatînveliş, numiţişielectroni de valenţă, au ceamaiputernicăinfluenţăîncomportareachimică a atomului. Electronii de peînvelişurileinterioare, joacăşiei un rol cu efectesecundaredatorateecranăriisarciniipozitive din nucleul atomic.

6. Atomiişimoleculele • Pentru gaze şiunelelichideşisolidemoleculare, moleculelesuntcelemaimicidiviziuni de substanţă care încămaipăstreazăproprietăţilechimice; totuşi, existămultesolideşilichide care suntcompuse,deasemenea, din atomi, dar nu conţin molecule discrete (cum arfisărurile, rocileprecumşimetalelesolideşilichide). Astfel, deşimoleculelesuntcomunepePământ, ceamai mare parte a Pământuluinu esteformată din molecule identificabile, ci, maidegrabă, reprezintăsubstanţăatomicădispusăînaltetipuri de aranjamenteparticulare de ordin microscopic.

7. Elemente, izotopişiioni • Atomii cu acelaşinumăr atomic Zcontribuie la o varietatelargă de proprietăţifiziceşimanifestăproprietăţichimiceaproapeidentice. Atomiisuntclasificaţiînelementechimiceprinnumărullor atomic Z, care corespundenumărului de protoni din nucleul atomic. De exemplu, toţiatomiiceconţinşaseprotoni (Z = 6) suntclasificaţidrept carbon. Elementele pot fisortate, conform tabelului periodic, înordineacrescătoare a numărului atomic. Aceastămetodăpuneînevidenţăcicluri repetitive regulate înproprietăţilechimiceşifizice ale respectivelorelemente.Numărul de masăA, saunumărul nucleonic al unui element estenumărul total de protonişineutroni din atomulacelui element, denumitaşadeoarecefiecare proton şi neutron au masa de aproximativ 1 uam. O colecţieparticulară de ZprotonişiA – Zneutroni se numeştenuclid.

8. Mai multedespremodelelereferitoare la structuraatomului • Fig. 1 – prezentareaclasica a atomului, folosindModelul Rutherford-Bohr care reprezintăatomul ca cavândnucleul, încărcatpozitiv, compus din protoni (particulepozitive) şineutroni (particuleneutre), înconjurat de sarcini negative, elctronii. Numărulelectroniloresteegal cu cel al protonilor, deciatomulesteneutru din punct de vedre electric

9. Fig. 2 - prezentare a structuriiatomicepentruatomul de heliu. Parteaîntunecată a norului electronic corespundeprobabilităţiimaxime de existenţă a electronului orbital 1s. Structuramărită a nucleuluiesteprezentată schematic, cu rozsuntindicaţiprotonii, iar cu albastruneutronii. Înrealitate, nucleul (şifuncţiile de undă ale fiecărui nucleon) estesimetric din punct de vederesferic (cazulnucleilormaicomplexi).

10. Fig. 3 - Înainte de 1961, se acceptau ca particulesubatomicedoarelectronii, protoniişineutronii. Azi se cunoaştecăprotoniişineutroniiînşişisuntconstituiţi din particuleşimaimicinumitequarci. În plus, electronul are un partenerneutru din punct de vedere electric, aproapefărămasă, numitneutrino. Electronulşi neutrino suntambiileptoni. Prinurmare, atomiisuntcompuşinumai din quarcişileptoni. Protonul (roz) este format din doiquarci(roşu) şi un quarc(albastru), iarneutronul (gri) este format din doiquarci "down" şi un quarc "up". Deşi nu aparînsubstanţaobişnuită, altedouăgeneraţiimaigrele de quarcişileptoni pot fi generate înciocnirile de înaltăenergie. O importanţădeosebităpentru atom o prezintăbozonii, adicăparticulele de transport al forţelor de interacţiune. Astfel, electroniisuntlegaţi de nucleuprinintermediulfotonilorcetransportăforţaelectromagnetică. Protoniişineutroniisuntmenţinuţiîmpreunăînnucleuprinintermediulgluonilor (negru) cetransportăforţanucleară.

11. Dezintegrarearadioactivă • Radioactivitateaestecapacitateadezintegrăriispontane a unui atom. Înacestfel se formează un nou atom prinelibereauneiradiaţii. Un atom poateemitetreitipuri de radiaţieradioactivă: radiaţiaalfapozitivă, radiaţia beta negativăşiradiaţiagamaneutră din punct de vedere electric.Întimpuldezintegrării radioactive un element nu emitetoatetipurile de radiaţiiînacelaşitimp. • Majoritateanuclizilor din naturăsuntstabili, darexistăanumiţinucliziexistenţiînnaturăsauproduşi de om – care au proprietateanumităradioactivitate. Aceştia se numescradionuclizi. • Dezintegrareaeste un procesaleatoriu – nu poatefiprevăzutmomentulîn care un anumenucleu se vadezintegra – darritmulmediu de dezintegrare al nucleuluişitipul de radiaţiepe care o emitesuntcaracteristici ale radionuclidului. Semnulconsacratpentruraiaţii.

12. Tipuri de radiaţiiionizanteşiputerealor de penetrare • Radiaţiaalfa (α), de faptatomul de heliu, interacţionează cu mulţiatomipe o distanţăfoartemică. Daunaştere la ionişiîşiconsumătoatăenergiapeaceadistanţăscurtă. Celemaimulteparticulealfaîşivorconsumaîntreagaenergie la traversareaunei simple foi de hârtie. Principalulefectasuprasănătatiicorelat cu particulelealfaaparecândmaterialelealfa-emiţătoaresuntingeratesauinhalate, iarenergiaparticuleloralfaafecteazăţesuturile interne, cum arfiplămânii. • Radiaţia beta (β) suntcompuse din electroni – particuleuşoare cu sarcinănegativă. Acestea se deplaseazăpe o distanţăpuţinmai mare înaerşi pot treceprinhârtie, dar nu pot penetraprinpieleînorganismuluman. Efecteleasuprasănătăţiiasociateparticulelor beta se manifestăîn principal atuncicândmaterialele beta-emiţătoaresuntingeratesauinhalate. • Radiaţiagama (γ) se prezintă sub formă de undeelectromagneticesaufotoniemişi din nucleulunui atom. Ei pot traversacompletcorpuluman, putândfiopritedoar de un perete de betonsau de o placă de plumb groasă de 15 cm. Radiaţiagamaesteoprită de: apă, betonşi, în special, de materiale dense, precumplumbul, folosit ca protectieimpotrivaexpunerii la acest tip de radiaţie. Efecteleasuprasănătăţiiasociateparticulelorgama se manifestăîn principal atuncicândmaterialelegama-emiţătoaresuntînafaracorpuluiuman. • Razele X suntradiaţiigama cu energiescăzută. Încazulorganismuluiuman, acestea pot penetraţesuturilemusculare, dar nu pot penetraoasele, de unde vine şiutilitatealorînmedicină (radiografii).

13. Puterea de penetrare a radiaţiilorionizanteînfuncţie de material.

14. BIBLIOGRAFIE Physics.ro Wikipedia.org phys.uaic.ro referate.educativ.ro Librarie.net Scritube.com