Definiția nucleului în chimie

În chimie, un nucleu este centrul încărcat pozitiv al atomului format din protoni și neutroni. Este cunoscut și sub numele de „nucleul atomic”. Cuvântul „nucleu” provine de la cuvântul latin nucleu, care este o formă a cuvântului Nux, ceea ce înseamnă nucă sau miez. Termenul a fost inventat în 1844 de Michael Faraday pentru a descrie centrul unui atom. Științele implicate în studiul nucleului, compoziția acestuia și caracteristicile sunt denumite fizică nucleară și chimie nucleară.

Protonii și neutronii sunt ținuți împreună de forța nucleară puternică. Electronii, deși atrași de nucleu, se mișcă atât de repede încât cad în jurul lui sau îl orbitează la distanță. Sarcina electrică pozitivă a nucleului provine de la protoni, în timp ce neutronii nu au nicio sarcină electrică netă. Aproape toată masa unui atom este conținută în nucleu, deoarece protonii și neutronii au mult mai multă masa decât electronii. Numărul protonilor dintr-un nucleu atomic își definește identitatea ca atom al unui anumit element. Numărul de neutroni determină care izotop al unui element este atomul.

mărimea

Nucleul unui atom este mult mai mic decât diametrul total al atomului, deoarece electronii pot fi distanțați de centrul atomului. Un atom de hidrogen este de 145.000 de ori mai mare decât nucleul său, în timp ce un atom de uraniu este de aproximativ 23.000 de ori mai mare decât nucleul său. Nucleul de hidrogen este cel mai mic nucleu, deoarece este format dintr-un proton singur. Este de 1,75 femtometre (1,75 x 10)^-15 m). În schimb, atomul de uraniu conține mulți protoni și neutroni. Nucleul său este de aproximativ 15 femtometre.

Aranjarea protonilor și neutronilor

Protonii și neutronii sunt de obicei descriși ca fiind compactați împreună și distanțați uniform în sfere. Totuși, aceasta este o simplificare excesivă a structurii actuale. Fiecare nucleon (proton sau neutron) poate ocupa un anumit nivel de energie și o serie de locații. În timp ce un nucleu poate fi sferic, acesta poate fi, de asemenea, în formă de pere, în formă de bilă de rugby, în formă de disc sau triaxial.

Protonii și neutronii nucleului sunt baroni compuși din particule subatomice mai mici, numite quark. Forța puternică are o rază extrem de scurtă, astfel încât protonii și neutronii trebuie să fie foarte aproape unul de celălalt pentru a fi legați. Forța puternică atractivă depășește repulsia naturală a protonilor încărcați similar.

Hypernucleus

În plus față de protoni și neutroni, există un al treilea tip de barion numit hiperon. Un hiperon conține cel puțin un quark ciudat, în timp ce protonii și neutronii constau din quark în sus și în jos. Un nucleu care conține protoni, neutroni și hiperoni se numește hipernucleu. Acest tip de nucleu atomic nu a fost văzut în natură, dar s-a format în experimente de fizică.

Halo Nucleus

Un alt tip de nucleu atomic este un nucleu halo. Acesta este un nucleu de bază care este înconjurat de un halo orbitant de protoni sau neutroni. Un nucleu halo are un diametru mult mai mare decât un nucleu tipic. De asemenea, este mult mai instabilă decât un nucleu normal. Un exemplu de nucleu halo a fost observat în litiu-11, care are un nucleu format din 6 neutroni și 3 protoni, cu un halou de 2 neutroni independenți. Timpul de injumatatire al nucleului este de 8,6 milisecunde. S-a observat că mai multe nuclide au un nucleu halo atunci când sunt în stare excitată, dar nu atunci când sunt în stare solă.

surse:

•  M. May (1994). "Rezultate și direcții recente în fizica hiper-nucleară și kaon". În A. Pascolini. PAN XIII: Particule și nuclee. Științific Mondial. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
• W. Nörtershäuser, Radiile de încărcare nucleară ale Be și Nucleul Be-One Neutron, Scrisori de revizuire fizică, 102: 6, 13 februarie 2009,