? Atomy różnych pierwiastków różnią się wielkością i masą począwszy od malutkiej wodoru o masie atomowej od 1 do większych elementów, takich jak uran o średniej masie atomowej 238 Możliwe jest zarówno w sposób naturalny i sztuczny do jądra łączą . utworzeniem większych atomy innego elementu w procesie zwanym fuzyjne . Podobnie możliwe jest podzielony węgla zarówno naturalnie i sztucznie produkować mniejsze atomy poprzez rozszczepienie . Zarówno Rozszczepienie fuzyjnego i obejmują reakcji jądrowych , a nie mogą być osiągnięte przez zmiany fizycznych i chemicznych. Struktura atomowa
Atomy składają się z jądra z protonów i neutronów , otoczonych przez chmurę krążących elektronów . W reakcji jądrowych rdzeń jestto istotne. Protony dodatnio naładowanych cząstek , aliczba protonów w pierścieniu oznacza element. Na przykład, wszystkie atomy węgla mają sześć protonów , podczas gdy wszystkie atomy azotu z siedmiu protonów w jądrze . Zmiana liczby protonów zmienia element. Neutrony neutralnie naładowanych cząstek i może wahać się między atomami tego samego elementu . Na przykład, atomy wodoru co jeden proton ale mogą mieć wartość zero, jeden lub dwa neutronów, w zależności od izotopu. Chemicznie i fizycznie wszystkie izotopy atomu zachowują się w podobny sposób. Zbiorowo , protony i neutrony są dalej nukleonów .
Atomowej energia wiązania
masa atomu jest mniejsza niż suma poszczególnych nukleonów w obrębie jądra atomu . Ta anomalia wynika z energii wiązania , że posiada atom razem. Pamiętaj , że energia i masa są podobne jak stwierdził słynnego równania Einsteina. Tak więc,różnica masy pomiędzy atomem a suma jego nukleony jestatomowa energii wiązania. Atomowa energia wiązania cząstki alfa o istociejądro helu z dwóch protonów i dwóch neutronów , jest ponad milion razy większa od energii między jądrem i elektronem . Imperium Atomowej Krzywa energia wiązania
atomowej energia wiązania może być podzielona przez liczbę nukleony w jądrze dla każdego elementu z wytworzeniem wykres. Wykres ten pokazuje, że dwa izotopy żelaza Fe Fe – 56 i -58 iizotop niklu Ni -62 miały bardzo mocno związane cząstek. Elementy o mniejszej masie niż atomy te mogą przynieść energii z fuzji jądrowej , a cięższe pierwiastki mogą przynieść energii z rozszczepienia jądrowego . Jednak rozszczepienia i syntezy jądrowej wiążą się zwykle z elementów na końcu w każdym kierunku .
Rozszczepienie jądrowe
Cięższe pierwiastki mogą podzielić na mniejsze węgla , uwalniając zdumiewającą ilość energii w tym procesie. Rozszczepienie jednego grama U- 238 uwalnia ponad milion razy więcej energii uwalnianej przez spalenie jednego grama gazu ziemnego . Niestety , U- 238 przechodzi samoistne rozszczepienie w bardzo wolnym tempie . Jednakże, jeśli wystarczająco materiał zbiera , znany jako masy krytycznej , rozszczepienie może być wywołane przez ukierunkowanie jądro z neutronu . Jak podziały atomów U- 238 , uwalniane są dodatkowo neutrony , które można podzielić dodatkowe atomy . Inne elementy mogą być używane w podobnych reakcjach, taką jak Pu -239 . Chociaż reakcje te są często utożsamiane z reaktorów jądrowych i zniszczeń w czasie II wojny światowej w Hiroszimie i Nagasaki , złoża rud w Afryce sugerują, że w odległej przeszłości Ziemi tej reakcji łańcuchowej został występujący naturalnie .
Nuclear Fusion
Fusion obejmujepołączenie z lżejszych pierwiastków , tworząc cięższe pierwiastki . Najbardziej oczywistym miejscem do syntezy jądrowej jest w naszym słońcu. W słońcu , jądra wodoru są połączone razem do jąder helu , uwalniając ogromne ilości energii , z których tylkoniewielka część dociera do Ziemi . Jak gwiazdy wyczerpuje paliwo wodorowe , inne metody fuzji początek, taki jak hel, do stopienia węgla . Reakcje fuzji zostały powielone na ziemi w bomb wodorowych . W odróżnieniu od badań rozszczepienia , który spowodował kontrolowane reakcje przed weaponization , reakcje syntezy muszą być jeszcze sterowane w taki sposób, aby umożliwić wytwarzanie energii. Wśród wyzwań związanych z badaniami fuzyjnego jest powstrzymywanie , jak wysokie temperatury reakcji syntezy paruje każdą substancję w osoczu. Imperium