מבנה אטומי: מהו נויטרונים?

מהו נויטרון? מה המבנה, המאפיינים והפונקציות שלו? נויטרונים הם הגדולים מבין החלקיקים המרכיבים אטומים והם אבני הבניין של כל החומר.

מבנה אטום

נויטרונים נמצאים בלב - אזור צפוףאטום, גם מלא פרוטונים (חלקיקים טעונים חיובי). שני אלמנטים אלה מוחזקים יחד בכוח, הנקראים גרעיני. לנויטרונים יש מטען נייטרלי. המטען החיובי של הפרוטון מושווה עם המטען השלילי של האלקטרון כדי ליצור אטום ניטרלי. למרות העובדה כי נויטרונים בגרעין אינם משפיעים על המטען של האטום, הם עדיין יש מאפיינים רבים המשפיעים על האטום, כולל רמת הרדיואקטיביות.

נויטרונים, איזוטופים ורדיואקטיביות

החלקיק שנמצא בגרעין האטום הוא נויטרון0.2% יותר מפרוטון. יחד הם מהווים 99.99% מכלל המסה של אטום. אטומים מאותו יסוד יכולים להיות בעלי מספר שונה של נויטרונים. כאשר מדענים מתייחסים למסה אטומית, הכוונה היא למסה האטומית הממוצעת. לדוגמא, בפחמן יש בדרך כלל 6 נויטרונים ו -6 פרוטונים עם מסה אטומית של 12, אך לעיתים הוא מופיע עם מסה אטומית של 13 (6 פרוטונים ו -7 נויטרונים). פחמן עם מספר אטומי 14 קיים גם הוא, אך הוא נדיר. אז המסה האטומית של פחמן היא בממוצע 12.011.

כאשר לאטומים יש מספר שונה של נויטרונים,הם נקראים איזוטופים. מדענים מצאו דרכים להוסיף חלקיקים אלה לגרעין כדי ליצור איזוטופים גדולים. כעת תוספת הנייטרונים אינה משפיעה על מטען האטום, מכיוון שאין להם מטען. עם זאת, הם מגבירים את הרדיואקטיביות של האטום. זה יכול להוביל לאטומים מאוד לא יציבים שיכולים לפרוק רמות אנרגיה גבוהות.

מהו הליבה?

בכימיה, הגרעין טעון באופן חיובימרכז האטום, המורכב מפרוטונים ונויטרונים. המילה "ליבה" מגיעה מהגרעין הלטיני, שהוא צורה של המילה שמשמעותה "אגוז" או "גרעין". המונח הוטבע בשנת 1844 על ידי מייקל פאראדיי כדי לתאר את מרכז האטום. המדעים המעורבים בחקר הגרעין, חקר הרכבו ומאפייניו, נקראים פיזיקה גרעינית וכימיה גרעינית.

פרוטונים ונויטרונים מוחזקים בידי גרעין חזקבכוח. אלקטרונים נמשכים לגרעין, אך נעים כל כך מהר עד שסיבובם מתבצע במרחק מה ממרכז האטום. מטען גרעיני עם סימן פלוס מגיע מפרוטונים, אבל מה זה נויטרון? זהו חלקיק שאין בו מטען חשמלי. כמעט כל המשקל של אטום כלול בגרעין, מכיוון שלפרוטונים ונויטרונים יש מסה גדולה בהרבה מאלקטרונים. מספר הפרוטונים בגרעין אטום קובע את זהותו כאטום של יסוד מסוים. מספר הנויטרונים פירושו איזה איזוטופ של יסוד האטום הוא.

גודל הגרעין האטומי

הגרעין קטן בהרבה מהקוטר הכולל של האטום, כישאלקטרונים יכולים להיות מרוחקים מהמרכז. אטום המימן גדול פי 145,000 מגרעינו, אטום האורניום גדול פי 23,000 ממרכזו. גרעין המימן הוא הקטן ביותר מכיוון שהוא מורכב מפרוטון יחיד.

סידור פרוטונים ונויטרונים בגרעין

הפרוטון והנייטרונים מתוארים בדרך כלל כ-אטום יחד ומחולק באופן שווה על פני הספירות. עם זאת, זהו פשט של המבנה בפועל. כל גרעין (פרוטון או נויטרון) יכול לתפוס רמת אנרגיה וטווח מיקומים מסוים. הגרעין אמנם יכול להיות כדור, אך הוא יכול להיות גם בצורת אגס, כדור או בצורת דיסק.

גרעיני הפרוטונים והנויטרונים הםבריונים, המורכבים מהחלקיקים התת אטומיים הקטנים ביותר הנקראים קווארקים. לכוח הכבידה יש ​​טווח קצר מאוד, ולכן פרוטונים ונויטרונים חייבים להיות קרובים מאוד זה לזה כדי להיות כבולים. משיכה חזקה זו מתגברת על הדחייה הטבעית של פרוטונים טעונים.

פרוטון, נויטרון ואלקטרון

תנופה חזקה בפיתוח מדע כזה כמופיזיקה גרעינית, היה גילוי הנויטרון (1932). תודה על כך צריך להיות הפיזיקאי האנגלי ד 'צ'אדוויק, שהיה תלמידו של רתרפורד. מהו נויטרון? זהו חלקיק לא יציב, שבמצב חופשי תוך 15 דקות בלבד מסוגל להתפורר לפרוטון, לאלקטרון ולניטרינו, מה שמכונה החלקיק הנייטרלי חסר המסה.

החלקיק קיבל את שמו בשל העובדה שאין לו מטען חשמלי, הוא ניטרלי. נויטרונים צפופים ביותר. במצב מבודד, לנויטרונים אחד תהיה מסה של 1.67 10 בלבד^-27, ואם תיקח כפית ארוזה בצפיפות נויטרונים, חתיכת החומר המתקבלת תשקל מיליוני טונות.

מספר הפרוטונים בגרעין היסוד נקראמספר אטומי. מספר זה מעניק לכל אלמנט זהות ייחודית משלו. באטומים של כמה יסודות, כמו פחמן, מספר הפרוטונים בגרעינים תמיד זהה, אך מספר הנויטרונים עשוי להיות שונה. אטום של יסוד נתון עם מספר מסוים של נויטרונים בגרעין שלו נקרא איזוטופ.

האם נויטרונים בודדים מסוכנים?

מהו נויטרון?זהו חלקיק שיחד עם פרוטון הוא חלק מגרעין האטום. עם זאת, לפעמים הם יכולים להתקיים בכוחות עצמם. כאשר נויטרונים נמצאים מחוץ לגרעיני האטומים, הם רוכשים תכונות שעלולות להזיק. כאשר הם נעים במהירות גבוהה הם מייצרים קרינה קטלנית. לפצצות הנויטרונים כביכול, הידועות ביכולתן להרוג אנשים ובעלי חיים, יש השפעה מינימלית על מבנים פיזיים שאינם חיים.

נויטרונים הם חלק חשוב מאוד מהאטום.הצפיפות הגבוהה של חלקיקים אלה, בשילוב עם מהירותם, מעניקה להם כוח ואנרגיה הרסניים קיצוניים. כתוצאה מכך, הם יכולים לשנות או אפילו לקרוע את גרעיני האטומים הפוגעים. למרות שלנויטרון יש מטען חשמלי טהור וניטראלי, הוא מורכב מרכיבים טעונים שמבטלים זה את זה ביחס לטעינה.

נויטרון באטום הוא חלקיק זעיר.כמו פרוטונים, הם קטנים מכדי שניתן יהיה לראותם אפילו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, אך הם שם מכיוון שזו הדרך היחידה להסביר את התנהגותם של אטומים. נויטרונים חשובים מאוד להבטחת יציבותו של אטום, אך מחוץ למרכז האטומי שלו הם אינם יכולים להתקיים זמן רב ולהתפורר בממוצע תוך 885 שניות בלבד (כ -15 דקות).