Az atommag.

Az előadások a következő témára: "Az atommag."— Előadás másolata:

1 Az atommag

2 Az atommag A hélium atommag félszabályos modellje. A magban lila szín jelöli a neutronokat, pink a protonokat. A valóságban szintén tengelyesen szimmetrikus a mag.

3 A kémiai elem rendszáma (Z) az adott elem protonjainak számát jelöli
A kémiai elem rendszáma (Z) az adott elem protonjainak számát jelöli. A rendszámot a vegyjel bal alsó sarkában,indexszámmal jelöljük. A rendszám meghatározza az atom minőségét és megmutatja a helyét a periódusos rendszerben . A tömegszám (A) az atommagban található protonok és neutronok száma együttesen, azaz a nukleonok száma. A nukleon az atommagot alkotó részecskék: a neutron és a proton közös neve.

4 A tömegszám és a rendszám különbsége adja az adott mag neutronjainak számát (N): N=A−Z.
Az azonos rendszámú de különböző tömegszámú elemeket nevezzük izotópnak ( latin szó, jelentése: azonos hely).

5 A tömegszámot elem neve után, vagy az elem vegyjelének bal felső sarkába tüntetjük fel. Például a szén-12 (12C) 6 protont (ettől szén) és 6 neutront tartalmaz. Az izotóp teljes jele tartalmazza a rendszámot (Z) is a bal alsó sarokban:

6 Nukleáris kölcsönhatás, erős kölcsönhatás:
Vonzó jellegű kölcsönhatástípus, amely a magon belül az elektromos taszítással szemben is stabil rendszert képes teremteni a nukleonok – protonok és neutronok – között. A magerő két vagy több nukleon között ható erő. Ez köti a protonokat és neutronokat atommagokká.

7 - rövid hatótávolságú, csak a szomszédos nukleonok között hat
Magerő jellemzői: - kb. két nagyságrenddel erősebb, mint az elektromos taszítóerő - rövid hatótávolságú, csak a szomszédos nukleonok között hat - töltésfüggetlen, azaz proton és proton között épp úgy hat, mint proton és neutron vagy neutron és neutron között

8 Kötési energia Az atommag kötési energiája az erős kölcsönhatásból származik, és az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy az atommagot szabad neutronokra és protonokra szedjük szét. A kötött rendszer alacsonyabb energiájú, mint az alkotórészei, amikor nincsenek kötött állapotban. Emiatt az atommagok tömege mindig kisebb, mint az alkotórészek tömegeinek összege. Ezt a kísérleti tapasztalatot nevezzük tömegdefektusnak vagy tömeghiánynak.

9 A tömegdefektus egyenértékű a magnak nukleonokból való keletkezése alkalmával felszabadult energiával. Az atomenergia hasznosítása az atommag átalakításnál a kiindulási és végtermékek tömeg-különbségének megfelelő magenergia hasznosítását jelenti. mp, mn szabad proton és neutron tömege mmag atommag tömege A: a magban lévő nukleonok száma Z: protonok száma A-Z: neutronok száma

10 Egyetlen atom kötési energiája
(Eb binding energy)a következőképp számolható: ahol: c a fénysebesség ms a különálló (separated) nukleonok tömege mb a kötött (bound) mag tömege Z a kötött mag rendszáma mp egy proton tömege N a neutronok száma mn egy neutron tömege

11 A mag kötési energiájának görbéje

12 A periódusos rendszer elején kevés nukleont tartalmazó könnyű atom-magoknál a tömegszám növekedésével az átlagos kötési energia fokozatosan nő. A max.-ot a 60 nukleonszámnál éri el kb. 1,4 pJ (vas). (Ez az alapvető oka, hogy a vas és a nikkel olyan gyakori anyag a bolygók belsejében, mivel ezek bőségesen termelődnek szupernóvákban)

13 Ezután a kötési energia átlaga lassan csökken, értéke 240 nukleonszámú urán környékén kb. 1,2 pJ.
A 209-nél több nukleont tartalmazó magok túl nagyok lesznek ahhoz, hogy stabilak legyenek, és spontán módon bomlanak könnyebb magokra. Az atommagokból energiát nyerhetünk ki a könnyű magok egyesítésével ( fúziójával), vagy a nehéz atommagok hasításával.

14 A fúzió során a nagyon könnyű elemek kapcsolódnak össze szorosabban kötött elemekké (például a hidrogén héliummá), A maghasadáskor (fisszió) pedig a energia szabadul fel, miközben a legnehezebb elemek (például urán és plutónium) lazábban kötött elemekre (például báriumra és kriptonra) hasadnak radioaktív bomlás útján. Mindkettő kölcsönhatás energiát termel, mivel erősebben kötött közepes méretű elemeket hoz létre.