PROPRIETATI GENERALE ALE NUCLEULUI ATOMIC

Multa vreme atomul a fost considerat indivizibil si fara structura interna. Astazi stim ca atomul este format din nucleu si electroni, iar nucleul la randul sau, este format din protoni si neutron. Primele informatii asupra structurii nucleului au fost obtinute prin studiul proprietatilor sale generale: sarcina, dimensiuni, masa.1. SARCINA NUCLEELOR ATOMICE. NUMAR ATOMICSe stie ca atomii sunt neutri din punct de vedere electric. Numarul de electroni din atom se numeste numar atomic si se noteaza cu Z. Deoarece atomul este un system neutru, sarcina electronilor din atom (Ze) trebuie sa fie compensate de sarcina pozitiva a nucleului (protonii).2. DIMENSIUNILE NUCLEULUI. RAZA NUCLEARAPrin experientele effectuate de E. Rutherford, s-a demonstrate ca atomul este format dintr-un nucleu unde este concentrata toata sarcina pozitiva si un invelis electronic. Astfel, raza atomului este de m, iar a nucleului de m. Determinarea razei nucleului formeaza obiectul unui sir intreg de experiente care utilizeaza metode diferite. Din aceste experiente se poate trage concluzia ca raza nucleului depinde de numarul de masa A, conform relatiei: , unde are o valoare medie de , iar A este numarul de masa al nucleului si reprezinta numarul de protoni si neutroni din atom.

3. MASA ATOMICA. MASA NUCLEARA. NUMAR DE MASAMasurarea maselor atomice. Tehnic masurarii maselor se numeste spectroscopie de masa. Metoda se bazeaza pe separarea fasciculelor de atomi ionizati in campuri electrice si magnetice.Spectroscopul de masa este format din trei parti principale: sursa de ioni, un sistem de campuri electrice si magnetice care separa particulele dupa mase si un sistem de inregistrare. Sursa de ioni produce ioni pozitivi ai elementului a carui masa atomica o masuram. Se pot utiliza, in acest scop, diferite metode in functie de element. Ionii pozitivi produsi au sarcina egala cu un multiplu intre al sarcinii elementare si viteze diferitePentru separarea ionilor in functie de mase se foloseste o combinatie de campuri electrice si magnetice. Se stie ca intr-un camp electric de intensitate , asupra unei particule incarcate cu sarcina electrica , actioneaza o forta orientate pe directia si in sensul campului electric: .Intr-un camp magnetic uniform de inductie asupra unei particule incarcate cu sarcina pozitiva si cu viteza orientate perpendicular pe directia inductiei, actioneaza o forta: , de marime , avand directia perpendicular pe viteza si inductie si sensul dat de regula burghiului drept.Intr-un camp magnetic perpendicular pe viteza a ionilor, acestia se vor misca dupa o traiectorie circulara; forta Lorenz joaca rol de forta centripeta: , unde M este masa ionului si r raza traiectoriei. Din aceasta relatie rezulta ca ionii cu aceeasi viteza se vor misca pe traiectorii cu raze diferite daca sarcina lor specifica, , este diferita: .Concluzie: Un camp magnetic perpendicular va functiona ca separator de mase pentru ioni de aceeasi viteza. Pentru a obtine ioni de aceeasi viteza, se pot utiliza doua campuri, unul magnetic si unul electric, perpendicular intre ele si ambele perpendicular pe directia vitezei particulelor. *Pentru a lasa sa treaca ioni de aceeasi viteza, forta de atractie electrica trebuie sa fie egala cu forta magnetica: => filtrul va lasa sa treaca numai ionii cu viteza oricare ar fi sarcina sau masa acestora.In continuare, ionii trec intr-o regiune in care actioneaza numai perpendicular pe viteza. Ionii se misca pe traiectorii circulare cu raze diferite si conform relatiei, vor ajunge pe sistemul de inregistrare in locurile P1 si P2 diferite, dupa valoarea raportului . Cum sarcina ionului nu poate varia decat multiplii de e, se poate face usor identificarea ionilor cu diferite mase. Sistemul de inregistrare poate fi emulsia fotografica sau un sistem electric.F. W. Aston a impartit spectroscoapele in spectografe si spectometre. Cu ajutorul acestei tehnici au fost masurate masele atomilor cu mare precizie. Deoarece masa atomica este o marime foarte mica in raport cu unitatea de masura utilizata in SI (kg), s-a ales ptr masurarea acesteia unitatea atomica de masa. Aceasta reprezinta a 12-a parte din masa atomului de carbon (izotopul cu numar de masa 12) si este egala cu .

4. CONSTITUENTII NUCLEULUI ATOMIC. IZOTOPI. IZOBARI

Masuratorile de masa au condus la determinarea masei protonului egala cu ~1u. Deci, cei Z protoni contribuie la masa nucleului cu Z u. S-a demonstratat ca pentru toate nucleele (mai putin ptr. Hidrogen), masa acestora este mai mare decat numarul de protoni continut. Diferenta de masa se datoreaza neutronilor (A-Z) u.In concluzie, nucleul este format din Z protoni si (A-Z) neutroni. Numarul atomic Z indica sarcina sa, care este pozitiva si este egala cu Ze (e este sarcina electrica elementara). Numarul de masa A este egal cu numarul de protoni si neutroni din nucleu si indica aproximativ masa sa(Au), Consituentii nucleului, neutronii si protonii, se numesc nucleoni. Pentru caracterizarea unui nucleu se va utiliza o notatie simbolica: . In functie de valorile pe care le pot lua Z si A, nucleele se clasifica in: a) IZOTOPI nuclee caracterizate prin acelasi Z si numere de masa A diferite. (ex. Hidrogenul)b) IZOBARI nuclee caracterizate prin acelasi numar de masa A si numere atomice Z diferite. Ex: ,