Kivonat a 6-12 óra anyagaiból

Az előadások a következő témára: "Kivonat a 6-12 óra anyagaiból"— Előadás másolata:

1 Kivonat a 6-12 óra anyagaiból
Összefoglalás Kivonat a 6-12 óra anyagaiból

2 Elektron szerkezet: Bohr elmélet: meghatározott elektronpályák:
Fő kvantumszám: n (K,L,M,N) (héj) Mellék kvantumszám: l (s,p,d,e,f,g) (alhéj) 0 ≤ l ≤ n-1 Mágneses kvantumszám: m -l -től +l –ig Elektron spin kvantumszáma (forgása): +1/2 ; -1/2

3 rendszám név fő kv. n mellék kv. l mágneses m spin 1 H +1/2 2 He -1/2 3 Li 4 Be 5 B -1 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 19 -2 20

4

5 Legkisebb energiaállapot: Ionos kötés: 0 elektron a külső héjon
Kémiai kötések: Legkisebb energiaállapot: Ionos kötés: 0 elektron a külső héjon lead elektront ≤4 + ion 8 (2) elektron a külső héjon (nemes gáz) felvesz elektront ≥4 - ion Na  I. oszlop  1 külső elektron  lead egyet: Na-e-  Na+ Cl VII.oszlop  7 külső elektron felvesz egyet: Cl+e-  Cl- NaCl Mi lesz az Mg és az O kapcsolódásánál? Mi lesz az Al és az O kapcsolódásánál?

6 Kovalens kötés: Ha az elektronszám a külső héjon ≥ 4 közös elektronpályák a telített héjhoz: O VI. oszlop  2 elektron hiányzik ”közösbe” adnak kettőt-kettőt  O=O (O2)

7 Fémes kötés: ha „kevés” az elektron (≤4) az egész testen belül „szabadon” mozgó elektronok (biztosítás) Nem molekula!

8 Az anyag hullámtermészete (de Broglie (1923)
h=6,63 ·10-34Js λ= hullámhossz [m] ν = frekvencia [Hz] p = lendület [kgm/s] E = energia [ J] eV = 1,6 · J

9 Határozatlansági reakció (Heisenberg)
Δx*Δp ≈ h Δx = helykoordináta pontossága Δp = lendületpontossága (p=m*v) h = Planck állandó Nem lehet egy részecskének a helyét és a sebességét akármilyen pontossággal meghatározni, valószínűsége van

10

11 A pozitív töltésű atommagot protonok és neutronok, közös néven nukleonok alkotják. A proton és az elektron töltése egyenlő nagyságú, de ellentétes előjelű, ez az elemi töltés, jele: e, nagysága 1,6 · C. A magban található protonok száma megegyezik az elektronfelhőt alkotó elektronok számával, ezért az atom elektromosan semleges. A proton, a neutron és az elektron tömege pontos mérések alapján a következő: mp = 1, · kg mn = 1, · kg me = 9,10953 · kg Neutron tömege körülbelül két elektrontömeggel nagyobb, mint a proton tömege.

12 Az izotópok kémiai tulajdonságai megegyeznek.
Az azonos rendszámú, de különböző tömegszámú (különböző neutronszámú ) atommagokat izotópoknak nevezzük. Az izotópok kémiai tulajdonságai megegyeznek.

13 Tehát ez a kötési energia: hiányzó tömegnek megfelelő energia.
A tömeg - energia ekvivalenca: Az E=m· c 2 talán a fizika leghíresebb egyenlete Ez az egyenlet teremt kapcsolatot a tömeg és az energia között. Jelentése az, hogy a tömeg és energia azonos, azaz a tömeg energiává, az energia tömeggé alakulhat. Ez a tömeg-energia ekvivalenciája. Az egyenletet Albert Einstein a relativitáselmélet megalkotása közben vezette le, ezért szokás Einstein egyenletnek nevezni. Tehát ez a kötési energia: hiányzó tömegnek megfelelő energia. 42He atommagnál: Δm=5.07· kg E=5.07· *1018=4,563*10-12 J És ez csak egy darab He atommagé ! Egy mol-nak (6*1023 db, 24l) E=2,7378*1012 J Ez elég lenne Magyarország egy napi elektromos szükségletére ! Ez az energia több, mint egymilliószorosa a kémiai kötések energiájának. Egy mol (4 gramm) hélium atommagjainak teljes kötési energiája megfelel liter benzin égésekor felszabaduló energiának.

14 Relativitás elmélet (Einstein)
Egyik következménye a hosszúság-kontrakció, melynek értelmében egy nyugvó rendszerben l hosszúságú test egy mozgó koordináta-rendszerben megrövidül, hosszúsága az eredeti hosszúság Animáció 1 film Egy másik következmény az idődilatáció, mely szerint egy nyugvó rendszerben Δt idő alatt lejátszódó esemény egy mozgó koordináta-rendszerben hosszabb ideig tart: Tömeg is így változik. Animáció 1 excel

15 Radioaktívitás A radioaktivitás a sugárzó atomok belső átalakulásának következménye. α-sugárzáskor a rendszám 2-vel, tömegszám 4-gyel csökken β-sugárzáskor a rendszám 1-gyel nő, tömegszám nem változik γ-sugárzáskor a rendszám és a tömegszám nem változik A radioaktív elemek családokba sorolhatók, melyben egymást követő bomlások sorozata játszódik le,míg egy stabil izotóp keletkezik.

16 A bomlást leíró fizikai mennyiségek
Aktivitás: időegységre eső bomlások száma jele: A mértékegysége: Bq λ:bomlásállandó N:a t idő múlva jelenlévő bomlatlan atomok száma Felezési idő: az az idő, amely alatt az atommagok fele elbomlik jele: T1/2

17 Dozimetria Fizikai dózisok 1.Elnyelt dózis Tömegegységre vonatkoztatott elnyelt energia Jele:D Mértékegysége: J/kg, Gy 2.Elnyelt dózisteljesítmény Az elnyelt dózis és az idő hányadosa: Mértékegysége:

18 3. Besugárzási dózis Jele: X Mértékegysége: 1Gy=29,4mC/kg ΔQ: a Δm tömegű levegőben keltett ionok töltésösszege 4. Besugárzási dózisteljesítmény A besugárzási dózis és az idő hányadosa: Mértékegysége: C/kgs

19 Maghasadás folyamata 1. Atommag gerjesztett állapotba jut;
2. Atommag alakja deformálódik, befűződik; 3. Két részre hasad, közben 2-3 neutron is kilép. 92U235 + lassú 0n1 = 1.hasadv hasadv. + 2,4 0n1

20 Láncreakciók szabályozatlan szabályozott

21 Atomerőmű felépítése

22 kritikus tömeg: Tegyük fel, hogy a bomba gömb alakú és hogy a neutronsűrűség az anyagban állandó (ez utobbi feltétel biztosan csak közelítés)! A gömbtérfogatban lévő hasadóanyag tömege legyen: M. A hasadások száma a tömeggel arányos és tegyük fel, hogy hasadásonként átlagosan 2 neutron keletkezik, így a keletkező neutronok száma 2aM. A láncreakció feltétele, hogy a hasadások során keletkezett neutronok száma (2aM) ne legyen kisebb, mint az új hasadást előidéző (aM), elnyelődő (bM) és a felületen kiszökő (cF) neutronok számának összege. Az 235U kritikus tömege körülbelül 7 kg, a 239Pu kritikus tömege körülbelül 10 kg.

23 Urán bomba: Az összepréselés során a berillium olyan közel kerül a rádiumhoz, hogy együtt neutronforrásként üzemelnek. A kibocsátott neutronok hatására megindul a láncreakció. A plutóniumbomba nem valósítható meg a fenti módon, mert a 239Pu számottevő valószínűséggel bomlik hasadás révén és termel neutronokat Házilag hogyan készíthetünk egyet magunknak ?

24 Olyan magreakció, ahol két könnyű atommag (pl
Olyan magreakció, ahol két könnyű atommag (pl. hidrogén vagy lítium) izotópjai egyesülnek. E kezdeti atommagok össztömege meghaladja a végtermékét. A tömegkülönbség abból adódik, hogy a folyamat során energia szabadul fel. (Ennek oka, hogy az atomok közül a 26-os rendszámú vas a legstabilabb az ennél könnyebb atomok magfúziója, illetve a nehezebbek maghasadása egyaránt energiafelszabadulással jár.) A magfúzió megindulásához olyan közel kell vinni egymáshoz a reakcióba lépő atommagokat, hogy működésbe léphessenek a rövid hatótávolságú magerők; ez olyan nagy hőmérsékletű környezetben fordulhat elő, mint a Nap belseje és az atomrobbanások. A fúziós reaktorok kézben tartható módon próbálnak ilyen körülményeket teremteni - jelenleg kísérleti jelleggel.

25 Fúziós energia plakát teljes méretben