תכונות הגרעין" on hewikibooks

{{לשכתב}}
==תכונות הגרעין==
===מספר אטומי והיסודות===
השם "אטום" בא מהמילים: א (בלטינית: בלתי) ו-טום (בלטינית: ניתן לחלוקה). למעשה ראינו האטום מורכב מחלקים קטנים, אך בכל זאת יש משהו נכון בשם. האטום הוא החלקיק הקטן של חומר, ומרכיביו אינם עונים כבר להגדרה חומר שהרי האלקטרונים, הפרוטונים והנייטרונים הינם חלקיקי אנרגיה.

כבר אמרנו שכמות הפרוטונים מבדילה את התכונות בין אטום לאטום. לכמות הפרוונים של האטום קוראים '''מספר אטומי'''. לכל האטומים שיש להם מספר אטומי משותף יש את אותן התכונות. לאטום כזה אנחנו קוראים '''יסוד'''. ההפרדה העקרונית בין היסודות הוא המספר האטומי וממנו משתנות גם התכונות.

את המספר האטומי מסמנים בקטן בצד שמאל של היסוד (על שמות היסודות וסמליהן נרחיב בהמשך), למשל היסוד הליום הוא בעל מספר אטומי 2 ומסומן על ידי האותיות He, אם נרצה לסמן את המספר האטומי של אטום הליום נכתוב <math>_{2}He</math>

===מספר מסה===
בגלל שעיקר המסה השל האטום מצוי בגרעין, שכן השפעת המסה של האלקטרונים היא מזערית, אנו מחשבים את המסה של האטום על פי סכום הפרוטונים ונויטרונים שבגרעינו. לסכום אנו קוראים '''מספר מסה'''. לדוגמה, אם ניקח אטום הליום, מספר המסה שלו יהיה 4 (שני פרוטונים ושני נויטרונים). נזכור שככל שמספר פרוטונים העולה כך מספר הנויטרונים עולה, בהתחלה בקצב של אחד לאחד.

כדי לקבוע את המסה של פרוטון אחד לא יכלו להשתמש במימן (שלמרות שיש לו פרוטון אחד לפעמים אין לו נויטרונים ולפעמים יש לו נויטרון אחד, על כך תלמד מיד), לכן לקחו את היסוד פחמן שקל היה למדוד את המסה שלו.

את מספר המסה מסמנים בקטן מעל המספר האטומי, לפעמים מתעלמים מהמספר האטומי מכיוון שסמל היסוד כבר אומר לנו מה המספר האטומי שלו. אם נחזור לדוגמא של ההליום, יש לו 2 פרוטונים ו-2 נויטרונים, אנחנו יכולים לסמן ככה::<math>^{4}_{2}He</math> או ככה:<math>^{4}He</math>

{{תרגיל
|מספר=1
|שאלה=לאטום חמצן (המסומן באות O) יש 8 פרוטונים ו-8 נויטרונים: 
# מה המספר האטומי ומה מספר המסה שלו?
#איך נסמן את האטום?
|פתרון=
# המספר האטומי של האטום הוא 8 ומספר המסה הוא 16
# נסמן את האטום כך: <math>^{16}_{8}O</math>
|יישור=ימין}}

===איזוטופים===
על פי מה שאמרנו כבר, מספר הפרוטונים קובע את תכונות החומר, האלקטרונים יוצרים את הקשרים הבין-אטומים ושניהם יחד משפיעים על המטען החשמלי של האטום. אם כך, מה ההשפעה שיש לכמות הנויטרונים על תכונות האטום?

הנויטרונים אחראים לייצב את הגרעין. כמות הנויטרונים יכולה להשתנות בין אטומים של אותו היסוד ובכך להשפיע על יציבותו. אנחנו קוראים ליסוד שיש לו מספר אפשרויות לכמויות של נויטרונים "יסוד עם מספר '''איזוטופים'''", כאשר כל איזוטופ של היסוד הוא אטום שיש לו מספר פרוטונים המייחס אותו ליסוד מסויים אך מספר הנויטרונים שונה. אם אנחנו רוצים להתייחס לאיזוטופ מסויים אנחנו קוראים לו על שם היסוד שלו ומספר המסה שלו.

לדוגמא: לכל אטומי הפחמן, המסומנים באות C, ביקום יש 6 פרוטונים (''אתה יכול להסביר למה?''). לאיזוטופ פחמן-12 (<math>^{12}_{6}C</math>) יש 6 פרוטונים ו-6 נויטרונים. לאיזוטופ פחמן-14 (<math>^{14}_{6}C</math>) יש 6 פרוטונים ו-8 נויטרונים.

{{תרגיל
|מספר=2
|שאלה=מצא את הנתונים עבור האטומים הבאים:
<math>^{12}_{6}C</math>, <math>^{13}_{6}C</math>, <math>^{14}_{6}C</math>, <math>^{238}_{92}U</math>, <math>^{27}_{13}Al</math><br />
(נתונים: ניוטרונים, אלקטרונים, פרוטונים, מסה אטומית ומספר אטומי)
|פתרון=
<math>^{12}_{6}C</math>:'''ניוטרונים''' - 6, '''אלקטרונים''' - 6, '''פרוטונים''' - 6, '''מסה אטומית''' - 12, '''מספר אטומי''' - 6<br />
<br />
<math>^{13}_{6}C</math>:'''ניוטרונים''' - 7, '''אלקטרונים''' - 6, '''פרוטונים''' - 6, '''מסה אטומית''' - 13, '''מספר אטומי''' - 6<br />
<br />
<math>^{14}_{6}C</math>:'''ניוטרונים''' - 8, '''אלקטרונים''' - 6, '''פרוטונים''' - 6, '''מסה אטומית''' - 14, '''מספר אטומי''' - 6<br />
<br />
<math>^{27}_{13}Al</math>:'''ניוטרונים''' - 14, '''אלקטרונים''' - 13, '''פרוטונים''' - 13, '''מסה אטומית''' - 27, '''מספר אטומי''' - 13<br />
<br />
<math>^{238}_{92}U</math>:'''ניוטרונים''' - 146, '''אלקטרונים''' - 92, '''פרוטונים''' - 92, '''מסה אטומית''' - 238, '''מספר אטומי''' - 92<br />
|יישור=ימין}}

===רדיואקטיביות ותגובות גרעיניות===

למה התכוונו כשאמרנו שהנויטרונים אחראים לייצוב הגרעין?
אמרנו שבגרעין יש רק פרוטונים ונויטרונים ולכן כל המטען שלו הוא חיובי. עוד אמרנו שמטענים חיוביים דוחים אחד את השני. מי שלמד פיזיקה יודע כי הכוח החשמלי מתחזק ככל שהמטענים מתקרבים אחד לשני. לכן, מספיק שהפרוטונים לא יהיו צמודים אלא עם הפרדה קטנה כדי להקטין את הכוח החשמלי שדוחה אותם בצורה משמעותית. את ההפרדה הזו מבצעים הנויטרונים. מצד שני אמרנו גם שנויטרון בעצמו הוא לא יציב, והוא בעצמו מתפרק לפרוטון ואלקטרון.

יוצא מזה שצריך איזון בין כמות הפרוטונים לכמות הנויטרונים באטום כדי שהפרוטונים לא ידחו אחד את השני וכדי שהנויטרונים לא יתפרקו בעצם. אם לא קיים האיזון הזה אז הגרעין הוא לא יציב. לאיזוטופ לא יציב של אטום אנחנו קוראים "איזוטופ רדיואקטיבי". גם גרעינים גדולים מדי הם רדיואקטיבים וזה בגלל שהכוחות שמחברים אותם כנגד הכוח החשמלי כבר חלשים מדי בגרעינים גדולים.

רדיואקטיביות היא פעילות של הגרעין שנועדה לייצב אותו. כאשר ישנו גרעין לא יציב יש לו שלוש אפשרויות להגדיל את היציבות שלו, וכולן על ידי פליטה של חלקיק מתוכו:
* האפשרות הראשונה היא פליטה של גרעין הליום (שני פרוטונים ושני נויטרונים) והיא משמשת להקטנת הגודל של הגרעין. נשאר לנו אטום עם מספר אטומי קטן ב-2 ומספר מסה קטן ב-4. פליטה זאת נקראת "קרינת אלפא"
:<math> ^{238}_{92}U \longrightarrow ^{234}_{90}Th + ^{4}_{2}He</math>
* האפשרות השניה היא פליטה של אלקטרון מתוך הגרעין (ולא מענן האלקטרונים), כלומר נויטרון מתפרק לאלקטרון ופרוטון, הפרוטון נשאר בגרעין והאלקטרון יוצא ממנו. פליטה זו משתמשת לשינוי היחס בין מספר הפרוטונים למספר הנויטרונים.  נשאר לנו אטום עם אותו המפר מסה ואבל עם מספר אטומי שונה. פליטה זו נקראת "קרינת בטא"
''הערה'': קיימת קרנית בטא הפוכה, בה פרוטון מתפרק לנויטרון ולפוזיטרון (להרחבה עליו קרא את הערך "פוזיטרון" בויקיפדיה) שבה האיזון מושג על ידי הגדלת מספר הנויטרונים בגרעין.
:<math> ^{14}_{6}C \longrightarrow ^{14}_{7}N + e^{-}</math>
* האפשרות השלישית היא יציאה של פוטון מהגרעין. הפוטון לא משנה את המבנה של הגרעין אלא מוציא ממנו אנרגיה. הפליטה הזו נקראת "קרינת גמא" והיא הקרינה הרדיואקטיבית ששמעתם עליה ועל הסכנות שלה.

ההבדל ביציבות בין האיזוטופים גורמים להם להופיע בטבע בשכיחויות שונות. ככה שהאיזוטופ פחמן-10 לא קיים בטבע מכיוון שהוא מאוד לא יציב, לעומתו האיזוטופ פחמן-12 הוא היציב ביותר כך שהוא האיזוטופ הכי נפוץ. כאשר קיימים מספר איזוטופים בטבע ניתן להגיד על פי השכיחויות שלהם כמה הם יציבים. למשל חמצן-16 נמצא 99.76 אחוז בטבע וחמצן-18 נמצא 0.2 אחוז בטבע. אנחנו יכולים להסיק שהאיזוטופ חמצן-16 הוא איזוטופ יציב יותר מאשר האיזוטופ חמצן-18.

=נושא I : מסה אטומית ומספר אטומי=
כידוע, באטום ישנם: 
*''' פרוטונים(p)-''' החלקיקים החיובים בגרעין האטום. הם מסומנים ב-p ולידם פלוס.
* '''אלקטרונים(e)-''' החלקיקים שמקיפים את גרעין האטום. הם מסומנים e ולידם מינוס.
*'''נויטרונים(n)–''' החלקיקים הניטרליים, נמצאים בתוך הגרעין ומונעים את דחית הפרוטונים. מסומנים באות n.

אטום מסומן בכתב כך:
[[תמונה:Atomic mass & atomic number.JPG|מרכז|thumb|250px|]]

== מספר אטומי ==
מספר הפרוטונים באטום. באטום נטרלי כמות הפרוטונים (<sup>+</sup>p) זהה למספר האלקטרונים (<sup>-</sup>e). אולם, כאשר האטום קיבל/נתן אלקטרון הוא בעל אלקטרונים שונים (הסבר בהמשך; בנושא יון). <br />
המספר האטומי מייצג את האטום, ולכן, בעזרתו נוכל למצוא את האטום ב[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/המערכה המחזורית|מערכה המחזורית]] במהירות רבה ונוחה יותר. במערכה המחזורית, מספר האטומי מופיע מעל היסוד.<br />
בכתב, מספר אטומי מופיע מצד שמאל של האטום למטה.

==מסה אטומית==
מסה אטומית היא מספר הפרוטונים + הנויטרונים. היא אינה משתנה. 
מסה אטומית נתונה בטבלה המחזורית מתחת לאטום (אנו רק מעגלים אותה). בהמשך (בנושא: [[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/סטויכיומטריה/מסה מולרית, ריכוז מולרי של נוזל ושל גזים|סטויכיומטריה]]) אנו נפרט עליה יותר.<br />
בכתב, מסה אטומית מופיע בצד השמאלי של היסוד למעלה.

==איזוטופ ==
'''איזוטופ ''' הם יסודות עם מספר פרוטונים זהה, אך בעלי מסה אטומית שונה. כלומר, ההבדל בין יסוד לאיזוטופ שלו הוא במספר הנויטרונים שלהם. האיזוטופים זהים בתכונות הכימיות (מתחברים עם אותם אטומים וכדומה), אך, שונים בתכונות הפיסיקליות (למשל: מצב רתיחה, קיפאון וכדומה). דוגמא ראה תרגול.

==תרגול ==
השלם את הטבלה עבור היסודות הבאים : <sub>13</sub>Al, <sub>92</sub>U , <sub>6</sub>C בעל מסה אטומית 12,13,14 

{| class="wikitable" border="1"
! ניוטרונים
! אלקטרונים
! פרוטונים
! יון
! מסה/משקל אטומית
! מספר אטומי
! האטום
|-
| 
| 
| 
| נטרלי
| 
| 
| 
|}

===פתרון===
{| class="wikitable" border="1"
! ניוטרונים
! אלקטרונים
! פרוטונים
! יון
! מסה/משקל אטומית
! מספר אטומי
! האטום
|-
| 27-13=14
| 13
| 13
| נטרלי
| 27
| 13
| <sub>13</sub>Al
|-
| 146
| 92
| 92
| נטרלי
| 238
| 92
| <sub>92</sub>U
|-
| 6
| 6
| 6
| נטרלי
| 12
| 6
| <sub>6</sub>C
|-
| 7
| 6
| 6
| נטרלי
| 13
| 6
| <sub>6</sub>C
|-
| 8
| 6
| 6
| נטרלי
| 14
| 6
| <sub>6</sub>C
|}

=רדיואקטיביות=
'''רדיו אקטיביות =''' היכולת לפלוט קרינה. תהליך ספונטי.
קימיים 3 סוגי קרינות :
==='''קרינת אלפא ===
בא לידי ביטוי בירידה בכמות ה[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|ניוטרונים]] (בשני [[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|ניוטרונים]]) וה[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|פרוטונים]] (בשני [[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|פרוטונים]]). כלומר, [[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|מספר המסה]] קטן בארבע, ו[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|מספר אטומי]] קטן בשתים.

====דוגמא====
#לאורניום (U), כמות הפרוטונים היא 92 וכמות הניוטרונים 238. 
#הוספת קרינת אלפא.
#נקבל : 
#* p=92-2=90.
#* n=238-2=236.

===קרינת בטא===
פליטה של אלקטרונים. במהלך התהליך ה[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|ניוטרונים]] הופכים ל[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|פרוטונים]] ול[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|אלקטרונים]]. כלומר, עליה ב[[כימיה לבגרות/כימיה - 3 יחידות/מספר אטומי, מסה אטומית ויון|מספר אטומי]] ביחידה אחת.

====דוגמא====
#לפלטינה :
#*כמות פרוטונים : 78.
#*כמות ניוטרונים : 195.
# הוספת קרינת בטא.
#נקבל :
#*כמות פרוטונים : 78+1=79.
#*כמות ניוטרונים : 195-1=194.

===קרינת גמא===
קרינה חסרת מטען (0); קרינה אלקטרומגנית, קרני X, I, UV, מיקרוגלירדיה.

[[קטגוריה:כימיה - 3 יחידות|רדיואקטיביות]]

[[קטגוריה:כימיה לבגרות תשס"ט]]
All content in the above text box is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike license Version 4 and was originally sourced from https://he.wikibooks.org/w/index.php?oldid=98060.
This site is not affiliated with or endorsed in any way by the Wikimedia Foundation or any of its affiliates. In fact, we fucking despise them.