Cateva detalii asupra nucleului atomic. Stabilitatea nuclizilor.

Cateva detalii asupra nucleului atomic. Stabilitatea nuclizilor.

Cum se face ca in nucleu protonii nu se resping prin forte de atractie elactrostatice si raman im­preuna asigurand stabilitatea nuclului? Explicatia a fost data de Yukawa care a aratat ca particulele nucleare insasi nu sunt atat de stabile precum ar parea la prima vedere si la randul lor pot suferi interconversii prin intermediul altor particule subelemntare denumite mezoni π. Mezonii π (sau pionii) sunt particule care se deplaseaza cu viteze apropiate de viteza luminii de la un nucleon la altul, ei putand fi de 3 tipuri: pozitivi, negativi sau neutri. Mezonii sunt particule care au masa, iar masa lor este de 273 (mezon sau mezon ) respectiv 264 (mezon ) mai mare decat masa electronului. Transformarile in care sunt implicati mezonii sunt:

p⁺→ n +

n → p⁺   +

Prin urmare mezonii, sarind de pe un nucleon pe altul cu viteze foarte mari, nu putem sti la un moment dat, care dintre nucleoni este proton si care este neutron, sarcina nucleului repartizandu-se pe toti nucleonii prin intermediul mezonilor. Neutronii asigura in fapt liantul ce tine la un loc protonii in nucleu. Din punct de vedere al similitudinilor privind cele trei numere esentiale in caracterizarea unui nucleu avem:

izotopi, nucleele elmentelor care au acelasi Z dar A si N diferit

izobari

izotoni, nucleele elementelor care au acelasi N dar A si Z diferit

Izotopii se impart la randul lor in izotopi stabili (care nu emit particule sau radiatii) si izotopi nestabili care emit particule sau radiatii. Indiferent de numarul Z, aproape fiecare element are mai multi izotopi care difera prin numarul de neutroni din nucleu. Se poate pune intrebarea de cati neutroni este nevoie pentru ca un nucleu sa fie stabil si-n general, daca un element are mai multi izotopi care din ei va fi mai stabil ? Aprecieri generale arata ca cu cat creste numarul protonilor din nucleu cu atata numarul de neutroni care sa-i tina lalolalta trebuie sa fie mai mare, in general raportul N/Z = (1- 1.6). Tinand cont de acestea o analiza atenta a tuturor nucleelor elementelor chimice concluzioneaza ca acestea se pot imparti in 3 categorii:

cele cu Z < 20,

cele cu 20 < Z < 82

si cele cu Z > 82 care sunt toate instabile.

Regula 1. Pentru elementele chimice cu Z< 20, care au mai multi izotopi stabili, cel mai stabil este izotopul care are N=Z (daca Z este par) si N=Z+1 (daca Z este impar).

Regula 2. Pentru elementele cu 20 < Z < 82 izotopul cel mai stabil este acela care are A= 2Z + ∑d + ∑f, unde ∑d si ∑f inseamna ca la de doua ori suma lui Z se aduna numarul de electroni de pe stratul d si f.

De la Z > 82 , toti izotopii sunt instabili, se dezintegreaza si emit radiatii.