Rdzeń atomowy

Pierwiastki chemiczne często pojawiają się na lekcjach. Ich najmniejszą cząsteczką jest atom, który zbudowany jest z jądra, jak również z otaczających go elektronów. Te ostatnie tworzą chmurę elektronową. W jądrze atomu znajduje się praktycznie cała masa. W jego składzie znaleźć można protony i neutrony. Z tym tematem powiązany jest także rdzeń atomu. Co to jest? Czas na to, aby się temu bliżej przyjrzeć.

Rdzeń atomowy – ogólnie

Jeżeli atom pozbawiony jest elektronów walencyjnych, to mówi się o tym, że ma się do czynienia z rdzeniem atomowym. W składzie można znaleźć elektrony niewalencyjne, a także wspomniane już wyżej protony i neutrony.

W tym przypadku również w jądrze atomowym skupia się zdecydowana większość masy atomu. Warto przyjrzeć się bliżej proton i neutronom, które pełnią ważną rolę w tym przypadku.

Dodatnie protony

Mówiąc o protonach, należy powiedzieć, że ma się do czynienia z dodatnimi cząsteczkami subatomowymi. Są one bardzo ważne, ponieważ – jak było mówione – wchodzą w skład jądra atomu, które jest bardzo ważne dla rdzenia. To, ile protonów znajduje się wewnątrz, ma istotne znaczenie dlatego, z jakim pierwiastkiem ma się tak naprawdę do czynienia. W związku z tym, że ma się do czynienia z dodatnimi cząsteczkami, naturalną rzeczą jest to, że odpychają się od siebie. Efektem jest to, że łączą się one ze sobą. We wszechświecie znaleźć można wiele protonów, które tworzą wiele doskonale znanych nam rzeczy.

Neutrony – towarzysze protonów

Neutrony mają to do siebie, że stanowią nienaładowane cząsteczki subatomowe. Wspólnie z protonami tworzoną one większe skupiska. Jądro atomowe odpowiedzialne jest za to, że zasila większość współczesnej energii elektrycznej. Nie mogłoby się tak jednak stać, gdyby nie neutrony, które są niezbędne dla rozszczepienia. Neutrony są lekkie – szczególnie, jeżeli porówna się je do protonów. Tworzą one 1/3 ich masy. Należy zaznaczyć także to, że mają one ładunek dodatni. Nie posiadają one ładunku elektrycznego.

Siły jądrowe

Omawiając tak ważne elementy dla jądra, dla samego rdzenia atomowego, nie można zapomnieć o siłach jądrowych, które – mówiąc w skrócie – sprawiają, że wszystko trzyma się w jednej całości. Chcąc wyjaśnić czym są siły jądrowe, należy powiedzieć, że są to „siły zdolne do pokonania elektrycznych sił odpychania między protonami”. Ich wartość jest ogromna. Jest to konieczne, ponieważ tylko w ten sposób można mieć pewność, że rdzeń atomowy nie będzie w stanie się rozpaść. Ich cechą charakterystyczną jest to, że mają naprawdę krótki zasięg. Mówiąc, że mają one krótki zasięg, należy powiedzieć, iż wynosi on ok. 1–2 fm. Wykazują one także niezależność od ładunków elektrycznych. Ich obecność jest bardzo ważna dla całości rdzenia atomowego.

Liczba atomowa a rdzeń atomu

Omawiając rdzeń atomowy należy także powiedzieć o liczbie atomowej Z, która określa położenie w układzie okresowym danego pierwiastka. Do tego należy dodać, że jest to także wartość, która równa jest ona  liczbie protonów w jądrze atomowym. Gdyby ktoś nadal nie wiedział o co chodzi, musi spojrzeć na tablicę pierwiastków. Mniejsza cyferka znajdująca się u góry, to liczba masowa. Druga to liczba atomowa Z. Liczba protonów równa się także liczbie elektronów. Należy mieć świadomość, że liczba atomowa rośnie wraz ze wzrostem liczby powłok w atomie. Chodzi bowiem o to, że powłoki pozwalają swobodnie przemieszczać się w atomie.

Masa atomowa

Jak już było wspomniane, przy pierwiastkach ma się również do czynienia z masą atomową. Jest to uśredniona masa atomów danego pierwiastka wyrażona w atomowych jednostkach masy. Należy pamiętać, że w tym przypadku ma się do czynienia z zaokrąglonymi wartościami. Mówiąc o masie atomowej należy powiedzieć, że ma się do czynienia z X unitami, gdzie X zawsze oznacza konkretną wartość.

Liczba atomowa i masowa ma ogromne znaczenie w identyfikacji i klasyfikacji elementów chemicznych.

Dlaczego izotopy są tak ważne?

Atomy tego samego pierwiastka, które jednak różnią się liczba neutronów, nazywa się izotopami. Mają one taką samą liczbę atomową, ale różną wartość masową. W obecnych czasach izotopy mają ogromne znaczenie dla medycyny. Wykorzystuje się je m.in. do niszczenia komórek nowotworowych. To także te pierwiastki, które wykorzystuje się w geologii do tego, aby móc przybliżyć wiek poszczególnych skał. Metody datowania promieniotwórczego wykorzystuje się w archeologii. Nie można zapomnieć także o dużym, że duża ilość izotopów promieniotwórczych znalazła zastosowanie w przemyśle i w technice. W ten bowiem sposób można zmierzyć grubość warstwy papieru, folii aluminiowej, blachy. To także bardzo ważny element dla reaktorów jądrowych.

Rdzeń atomowy a różne zjawiska

Rdzeń atomowy jest bardzo ważny dla współczesnego świata. Jest on powiązany ze zjawiskami, które omówione zostaną poniżej.

Rozpad promieniotwórczy

Jest to zmiana, która zaliczana jest do samorzutnych. W efekcie dochodzi do przemiany jądra promieniotwórczego w inne jądro. Ważnym elementem jest to, że w trakcie tego procesu dochodzi do wydzielania promieniowania.

Fuzja jądrowa

Jest to zjawisko, które daje nadzieję na przyszłość. Chodzi bowiem o to, że w efekcie działania może dochodzić generowania dużych ilości bezemisyjnej energii Jądra atomowe zderzają się ze sobą. Efektem tego procesu jest to, że uwalnia się przy tym energia.

Obydwa te zjawiska mają ogromne znaczenie dla branży medycznej, a także w badaniach naukowych. Na fuzji jądrowej jest w stanie zyskać także energetyka. W ten sposób będzie można zadbać o środowisko naturalne, ponieważ dzięki temu emisja CO2 będzie zdecydowanie mniejsza. Powietrze będzie czystsze, dzięki czemu będzie można zadbać także o swoje drogi oddechowe. Mówiąc o zaletach fuzji jądrowej, należy także zaznaczyć, że odpady promieniotwórcze będzie można zutylizować w ciągu 100 kolejnych lat. Medycyna będzie w stanie radzić sobie z nowotworem, który jest bardzo groźny dla organizmu ludzkiego.

Rdzeń atomowy jest potrzeby współczesnemu światu i praktycznie każdy może na tym skorzystać.