4 ATOMIN YDIN

4.1 Ytimen rakenne (1/2) Atomiydintä, jolla on tietty järjestysluku ja neutroniluku, kutsutaan nuklidiksi. Protoneja ja neutroneja kutsutaan nukleoneiksi. Ydintä kuvaavat suureet Z on järjestysluku, protonien lukumäärä ytimessä N on neutronien lukumäärä ytimessä A on massaluku A = Z + N

http://www.youtube.com/watch?v=yQP4UJhNn0I Kuinka suuri on atomi?

4.1 Ytimen rakenne (2/2) Ytimessä vaikuttavat vuorovaikutukset ja voimat Vahva vuorovaikutus - ydinvoima - kvarkkien sekä protonien ja neutronien välinen voima - kantama muutamia femtometrejä eli ytimen suuruusluokkaa - suhteellinen voimakkuus 1 Sähkömagneettinen vuorovaikutus - sähköinen voima - protonien välinen poistovoima - kantama ääretön - suhteellinen voimakkuus 0,01 Heikko vuorovaikutus liittyy ydinten radioaktiivisuuteen - kantama ytimen suuruusluokkaa - suhteellinen voimakkuus 10-12 Gravitaatiovuorovaikutus - painovoima - kantama ääretön - suhteellinen voimakkuus 10-38 Sähköinen voima Ydinvoima Voimien summa Protonien välinen voima

4.2 Isotoopit Saman alkuaineen atomit, joiden ytimissä on eri määrä neutroneja, ovat tämän alkuaineen isotooppeja. Atomimassayksikkö u 1 u = 1,6605655 · 10-27 kg. Atomimassayksikkö on määritelty siten, että hiilen isotoopin 12C atomin massa on tasan 12 u. Ainemäärän yksikkö mooli on määritelty siten, että 12 g hiili 12C:tä sisältää moolin eli siis NA = 6,0221367 · 1023 kpl hiiliatomeja. Tällöin hiilen 12C moolimassa on 12 g/mol. Atomin massan lukuarvo atomimassayksiköissä on siis sama kuin atomin moolimassan lukuarvo yksikössä g/mol. Elektronin massa me = 0,00054857900 u Protonin massa mp = 1,0072765 u Neutronin massa mn = 1,0086650 u

4.3 Massavaje ja sidosenergia (1/2) Ytimen massavaje Atomin ytimen massa on aina pienempi kuin sen muodostavien protonien ja neutronien yhteismassa. Massavaje on suuruudeltaan m = Zmp + Nmn + Zme – matomi. Massaosuus on ytimen massa nukleonia kohti. Massaosuus on pienin raudalla, joten rautaa kevyemmät ytimet liittyvät yhteen (fuusio) ja rautaa raskaammat ytimet hajoavat kevyemmiksi ytimiksi (fissio). Vety ja helium Uraani sekä sen hajoamistuotteet krypton ja barium

4.3 Massavaje ja sidosenergia (2/2) Massa ja energia E = mc2, missä m on massa c on valon nopeus. Ytimen sidosenergia on energia, joka tarvittaisin hajoittamaan ydin nukleoneiksi. Sama energia vapautuu, kun ydin muodostuu nukleoneista. Sidosenergia voidaan laskea massavajeen avulla: EB = mc2 = (Zmp + Nmn + Zme – matomi)c2. Sidososuus on ytimen sidosenergia yhtä nukleonia kohti b = . Yksikkömuunnoksia 1 u ≈ 931,5 c2 ≈ 931,5