香菜的营养价值有多高？吃香菜的好处有5个

Stylizovany model atomu helia

百度 所以古人云“好女人会旺三代，坏女人会害三代”有一个朋友，他讲了一个故事：他说他妈妈有一个好姐妹，当时嫁给了一个富豪，然后住别墅，过上了豪门的生活。

Atomové jádro je vnit?ní kladně nabitá ?ást atomu a tvo?í jeho hmotnostní i prostorové centrum. Atomové jádro p?edstavuje 99,9 % hmotnosti atomu. Pr?měr jádra ?iní p?ibli?ně 10^?15 m, co? je p?ibli?ně 100 000× méně ne? pr?měr celého atomu.

Existence atomového jádra byla poprvé pozorována v Rutherfordově experimentu, na jeho? základě vznikl planetární model atomu.

Vlastnosti

Věci kolem nás jsou slo?eny z látek, látka z molekul, molekuly z atom?. Samotny atom je slo?en z atomového obalu a atomového jádra. Jádro se skládá z nukleon?, těmi jsou neutrony a kladně nabité protony. Ty se pak dále skládají z kvark? a gluon?. Nukleony uvnit? jádra jsou navzájem k sobě poutány silami, které v zásadě vznikají mezi jejich podslo?kami tedy mezi kvarky a gluony. Tato síla se nazyvá silná interakce.

Po?et proton? v jád?e je pro lehké prvky zhruba roven po?tu neutron?. S rostoucím protonovym ?íslem roste po?et neutron? rychleji ne? proton?.

Nukleony v?ak nejsou v jád?e nehybné. ?tvrtina z nich v jád?e p?ekra?uje ?tvrtinu rychlosti světla

Kvantová ?ísla charakterizující jádro

Vlastnosti jádra se vystihují prost?ednictvím atomového (protonového) ?ísla $Z$, které ur?uje po?et proton? v jád?e, a nukleonového ?ísla (hmotnostního) $A$, které udává celkovy po?et nukleon? v jád?e. Někdy se také pou?ívá tzv. neutronové ?íslo $N$, udávající po?et neutron? v jád?e, zpravidla rovné $N=A-Z$. V p?írodě se vyskytují atomy s jádry, jejich? nukleonové ?íslo se pohybuje od 1 do 238 a atomovymi ?ísly od 1 do 92. Laboratorně se poda?ilo vytvo?it i atomy s vět?ími jádry, která v?ak nejsou stabilní a rychle se rozpadají.

Vzhledem k tomu, ?e náboj protonu je kladny a neutron je elektricky neutrální, pak pokud má byt atom neutrální, musí byt po?et elektron? v elektronovém obalu roven po?tu proton? v atomovém jád?e. Po?et proton? v?ak ur?uje polohu atomu v periodické tabulce prvk?. Lze tedy tvrdit, ?e vlastnosti atom? jsou velkou měrou ur?ovány vlastnostmi jejich jader, proto jsou kvantová ?ísla charakterizující jádro pou?ívána ke schematickému ozna?ovaní vlastností atom? pomocí zápisu

${}_{Z}^{A}\mathrm {X}$,

kde $\mathrm {X}$ p?edstavuje zna?ku chemického prvku, $Z$ je atomové ?íslo a $A$ je nukleonové ?íslo. Nap?.  1
1 H ,  4
2 He,  235
92 U atd

Rozměry atomového jádra

Za poloměr jádra lze ozna?it vzdálenost, ve které je?tě na nukleon p?sobí jaderné síly. U velkych jader (nap?. uran, thorium apod.) se poloměry pohybují kolem 10^?14 m.

Experimentálně bylo zji?těno, ?e objem atomového jádra je p?ibli?ně p?ímo úměrny po?tu nukleon?, které jádro obsahuje. Po?et nukleon? v jád?e ur?uje nukleonové ?íslo (hmotnostní ?íslo) $A$.

Pokud p?edpokládáme kulovy tvar jádra, potom jeho objem $V={\frac {4}{3}}\pi R^{3}$ je úměrny nukleonovému ?íslu $A$. Poloměr atomového jádra se pak ur?uje ze vztahu

$R=R_{0}A^{\frac {1}{3}}$,

kde R₀ = 1,3×10^?15 m.

Z této úměry v?ak existují ?etné vyjimky – některé izotopy mají jádra vyrazně vět?í. Nap?íklad jádra deuteria a tricia jsou vět?í, ne? jádro helia. Podobně jádra olova ¹⁸¹Pb a ¹⁸³Pb jsou vět?í, ne? izotopy ¹⁸²Pb,¹⁸⁴Pb ¹⁸⁶Pb-¹⁹⁷Pb.

Zvlá?tním p?ípadem jsou pak halo-jádra, kde jsou některé nukleony vytla?eny vyrazně dále od st?edu jádra. Nap?íklad jádro lithia 11 je stejně velké jako mnohonásobně tě??í jádro olova (poloměr p?ibli?ně 3,5 femtometru).

Tvar atomového jádra

Obvykle se jádro pova?uje za kouli. Ve skute?nosti se v?ak tvar jádra od ideální koule ?asto mírně odli?uje. Jádra tak mohou mít nejen tvar koule, ale i zplo?tělého elipsoidu (uhlík), protáhlého elipsoidu (mnoho dal?ích jader) nebo i slo?itěj?ích těles. Některá jádra mohou existovat ve více tvarovych modifikacích. Jádro ¹⁸⁶Pb m??e mít kulovy, protáhly i zplo?těly tvar.

Hmotnost atomového jádra

Hmotnost jádra se ?asto vyjad?uje pomocí atomové hmotnostní jednotky $\mathrm {u}$, její? experimentálně ur?ená hodnota je

$1{\mbox{u}}=1,66053906892(52)\cdot 10^{-27}\,{\mbox{kg}}$ (hodnota z adjustace konstant CODATA 2022, směrodatná odchylka v závorce je v ?ádu posledních 2 platnych ?íslic).

Atomová hmotnostní jednotka je p?ibli?ně rovna hmotnosti jednoho nukleonu.

Hmotnost jádra dob?e charakterizuje po?et jeho nukleon? dany nukleonovym ?íslem $A$. Proto?e vyjad?uje hmotnost atomu daného nuklidu v jednotkách $\mathrm {u}$, která je zaokrouhlena na celé ?íslo (nap?. atomová hmotnost olova  208
 Pb je 207,9767 u ? 208 u), ?íká se mu té? hmotnostní ?i hmotové ?íslo (hmotnost atomového obalu i hmotnostní schodek jádra jsou vzhledem k hmotnosti jednoho nukleonu zanedbatelné).

Vazebná energie

Orienta?ní hodnoty vazebné energie na jeden nukleon.

Bylo by mo?né o?ekávat, ?e celková hmotnost atomového jádra $m_{j}$ je rovna sou?tu hmotností v?ech proton? a neutron?, z nich? se jádro skládá. Z mě?ení v?ak vyplyvá, ?e celková hmotnost jádra je v?dy men?í. Rozdíl mezi o?ekávanou a skute?nou hmotností lze zapsat jako

$[Zm_{p}+(A-Z)m_{n}]-m_{j}=B$,

kde $Z$ je atomové ?íslo, $A$ je nukleonové ?íslo, $m_{p}$ je hmotnost protonu, $m_{n}$ je hmotnost neutronu a $m_{j}$ je celková hmotnost jádra. Hodnotu $B$, která p?edstavuje hmotnostní rozdíl, ozna?ujeme jako hmotnostní schodek (defekt). Hmotnostní schodek je v?dy kladny, tzn. $B>0$.

Aby do?lo ke vzniku jádra, musí jaderné síly (silná interakce), které zp?sobují vzájemné p?itahování nukleon?, vykonat ur?itou práci. K vykonání této práce se spot?ebuje ur?itá ?ást celkové energie soustavy nukleon?. Tím dojde ke sní?ení celkové energie soustavy nukleon? (neboli jádra). Podle Einsteinova vztahu je v?ak celková energie soustavy nukleon? úměrná její celkové hmotnosti. Zmen?ení energie tedy znamená zmen?ení hmotnosti (a naopak). Pro hmotnostní schodek pak platí

$W_{B}=Bc^{2}$

Hmotnostní schodek $B$ tedy odpovídá ur?ité energii $W_{B}$, která se ozna?uje jako vazebná (vazební) energie. D?vod takového ozna?ení plyne z toho, ?e $W_{B}$ p?edstavuje energii, která se uvolní p?i vzniku jádra z volnych nukleon?. Je to také energie, kterou je nutno jádru dodat, aby do?lo k jeho rozdělení na jednotlivé nukleony. Tato energie tedy ur?uje velikost vazby nukleon? v jád?e.

Vazebné energie (a tedy i hmotnostní schodky) jsou u r?znych atom? r?zné. Vzhledem k rozdílnému po?tu nukleon? v r?znych jádrech je vyhodné uvádět vazebnou energii na jeden nukleon. Hodnoty vazebné energie jsou velmi vysoké. Nap?. vazebná energie deuteronu je p?ibli?ně 2,23 MeV ≈ 10¹⁴ J·kg^?1, co? je ve srovnání nap?. s teplem uvolněnym p?i spalování benzínu, které ?iní asi 5×10⁷ J·kg^?1, obrovská hodnota.

Vazebná energie úzce souvisí se stabilitou atomového jádra.

Stabilita atomového jádra

Stabilní jádra lze zachytit pomocí tzv. nuklidového diagramu (Segrého diagramu), ktery zachycuje závislost neutronového ?ísla $N$ na protonovém ?ísle $Z$, tzn. $Z(N)$.

Síly, které p?sobí mezi nukleony v jádrech. Jaderné síly (a)(b), elektrostatická síla (c).

Atomová jádra se skládají z proton? a neutron?. Stabilní lehká jádra, tzn. jádra s nukleonovym ?íslem $A<20$, obsahují p?ibli?ně stejny po?et proton? a neutron?. V tě??ích (stabilních) jádrech je po?et neutron? vět?í ne? po?et proton?.

Z diagramu je vidět, ?e pro $Z=43$ nebo $Z=61$ neexistují stabilní nuklidy. Podobně neexistují stabilní nuklidy pro $N=19,35,39,45,61,89,115,123$. Také neexistují stabilní nuklidy pro nukleonová ?ísla $A=N+Z=5,8$.

Jádra, jejich? po?et proton? nebo neutron? je roven 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, se vyzna?ují vysokou stabilitou. V souvislosti s touto stabilitou ozna?ujeme tato ?ísla jako magická.

Jaderné síly, které p?sobí mezi nukleony v jádrech, mají velmi maly dosah. V tě??ích jádrech, která obsahují vět?í po?et nukleon?, interaguje ka?dy nukleon pouze s nukleony, které se nachází v jeho těsné blízkosti. Tato skute?nost se ozna?uje jako nasycení jadernych sil. U elektrostatické odpudivé síly, kterou na sebe p?sobí protony to v?ak neplatí. Elektrostatická síla nep?sobí pouze na krátkou vzdálenost, co? znamená, ?e u proton?, které se v jád?e nachází v dostate?né vzdálenosti, m??e elektrostatické odpuzování p?eva?ovat. Elektrostatické odpuzování je vyrovnáváno p?ebytkem neutron?, které p?sobí pouze p?ita?livymi jadernymi silami. Po?et neutron? v?ak nem??e byt neomezeny. Energie nukleonu v jád?e je závislá na jeho umístění v dané jaderné energetické hladině. Pokud bychom p?idali p?íli? mnoho neutron?, budou tyto neutrony nuceny obsadit vy??í energetické hladiny, co? znamená, ?e budou slaběji vázány a celé jádro tedy bude náchylněj?í k rozpadu.

U velkych jader je tedy k zaji?tění stability jádra nutné nalézt ur?ity kompromis mezi po?tem proton? a neutron?. Ukazuje se v?ak, ?e existuje ur?itá hranice, za kterou ji? neutrony nejsou schopny zajistit existenci stabilního jádra. Touto hranicí je izotop  209
83 Bi, ktery p?edstavuje nejtě??í stabilní nuklid. V?echna jádra, pro jejich? atomové ?íslo platí $Z>83$, nebo jejich? nukleonové ?íslo splňuje podmínku $A>209$, podléhají samovolnému, tzv. radioaktivnímu, rozpadu na jádra leh?ích prvk?.

P?íklady rozpad? jader

Jádra, která mají podstatně více neutron? nebo proton?, jsou nestabilní a rozpadají se. P?i velkém po?tu neutron? dochází k rozpadu β?, p?i kterém se nadbyte?ny neutron změní na proton za vzniku elektronu (zá?ení β) a antineutrina. P?íkladem m??e byt reakce:

K → Ca:    40
19 K  →   40
20 Ca + e⁺ + v_e^? ,

P?i nadbytku proton? dochází k rozpadu β⁺, p?i kterém se naopak proton p?emění na neutron za vzniku antielektronu a neutrina.

U velmi tě?kych jader dochází k rozpadu α, p?i kterém opustí jádro ?ástice alfa (co? je jádro hélia)

jako nap?.:

U → Th:    238
92 U  →   234
90 Th +  4
2 He

Atomová jádra se speciálním názvem

Nejleh?í atomová jádra mají jako?to ?ástice ?asté v p?irozenych rozpadech nebo jadernych reakcích speciální názvy a zna?ky, umo?ňující zjednodu?it zápis reakcí:

• proton, zna?ka p, je jádro atomu  1
  1 H
• deuteron, zna?ka d, je jádro atomu  2
  1 H
• triton, zna?ka t (někdy té? τ), je jádro atomu  3
  1 H
• helion, zna?ka h, je jádro atomu  3
  2 He
• ?ástice alfa, zna?ka α, je jádro atomu  4
  2 He

Hyperjádra

V atomovém jád?e mohou byt jeden ?i dva nukleony nahrazeny hyperonem (zpravidla Λ, vyjime?ně Σ). Takové jádro se pak ozna?uje jako hyperjádro.

Odkazy

Související ?lánky

• Elektronovy obal
• Nukleon
• Proton
• Neutron
• Elektron
• Jaderná reakce
• Jaderná energie

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky ?i videa k tématu atomové jádro na Wikimedia Commons
• Model slo?eného jádra

Reference

Autoritní data	NKC: ph170603 PSH: 3649 GND: 4068924-4 NDL: 00562376

Portály: Chemie | Fyzika