3.2.1 רקע מדעי: מבנה האטום והגרעין

אין הכוונה לפרט באתר זה את כל המידע על מבנה האטום והגרעין (קורס נפרד), אלא רק להתייחס לנקודות החשובות לנושא, של יישום תגובות גרעיניות להפקת אנרגיה. ההסברים בהמשך, נועדו לאלו היודעים מעט על מבנה האטום והגרעין, ולא נועדו להחליף קורס מסודר על הנושא.

מעט הסבר על "מודל בוהר" למבנה האטום, ניתן למצוא באתר הלייזרים של מחבר אתר זה, בכתובת:

http://stwww.weizmann.ac.il/lasers

בעברית, נכנסים לאתר ב"כניסת מבקרים", ומוצאים בפרק 2, בסעיף 2.1, מידע על "מודל בוהר".

מודל למבנה גרעין האטום:

מכיוון שאין כוונה להעביר כאן קורס על מבנה גרעין האטום, להלן מספר עובדות חשובות:

  • מספר הפרוטונים בגרעין מוגדר כמספר אטומי, ומסומן בדרך כלל באות Z.
  • הפרוטונים טעונים במטען חיובי, והנויטרונים נאוטרליים מבחינה חשמלית.
  • בין הפרוטונים בגרעין, פועלים כוחות דחייה חשמליים, הכוח המחזיק את הגרעין כנגדם, הוא הכוח החזק.
  • גרעין האטום מורכב מכמות של Z פרוטונים ו N נויטרונים, אשר נקראים בשם הכולל נוקליאונים.
  • המספר הכולל של הנוקליאונים בגרעין נשאר קבוע. מספר זה מוגדר כמספר המסה: A=Z+N.
  • בהתאם למספר המסה, ניתן לראות בדיאגרמה של אנרגיית הקשר לנוקליאון, כפונקציה של מספר המסה, כי עד לברזל (Fe), אנרגיית הקשר לנוקליאון בודד גדֵלה, ולאחר מכן, עבור היסודות הכבדים יותר, היא קטֵנה. כאן מצוי הבסיס המדעי להבנת המיזוג הגרעיני של גרעינים קלים ליצירת גרעינים כבדים, לעומת הביקוע הגרעיני, של גרעין כבד המתפרק ל גרעינים קלים יותר.

דיאגרמה של אנרגיית הקשר לנוקליאון

  • כאשר מספר הפרוטונים שווה למספר הנויטרונים (N=Z), עבור גרעינים קלים, הם יציבים.
  • כאשר מספר הפרוטונים קטן בהרבה ממספר הנויטרונים (Z<<N), עבור גרעינים כבדים, הם יציבים.
  • בגרעינים כבדים, יש יותר נויטרונים מפרוטונים, כדי להתגבר על הדחייה החשמלית בין הפרוטונים.
  • גרעינים שיש להם אותו מספר פרוטונים (Z), הם של אותו יסוד. אם עבור אותו יסוד, מספר הנויטרונים בגרעין שונה, מדובר באיזוטופים שונים של אותו יסוד.

 

לעמוד הקודם לחץ כאןלעמוד הבא לחץ כאן