Aatomituuma ehitus ja tuumajõud (2)

Kui keemilistes reaktsioonides toimuvad aatomite ja molekulide ümberkorraldumisedjne siis tuumareaktsioonides toimuvad protsessid, kus tuumad võivad ühineda ümber korralduda ja laguneda .
Tuumade ühinemisi , ümberkorraldumisi ja lagunemisi nim tuumareaktsioonideks, mis tavaliselt toimuvad aatomituumade põrkumisel teiste tuumade või elementaarosakestega, radioaktiivse lagunemise jaoks pole aga väliseid põhjuseid vaja.
Liitosakese seoseenergia on võrne minimaalse tööga mis kulub selle liitosa lõhkumiseks koostisosadeks.
Tuuma seoseenergia oleneb üsna omapärasel viisil massiarvus, mugavaim on seda sõltuvust jälgida , kui tuuma seoseenergia jagada massiarvuga, st. vaadata ühe nukleoni kohta tulevat seoseenergiat.
Tuumajõudude ja tuumade seoseenergia olenevus massiarvust viib selleni , et tuumareaktsioonidest on võimalik suuremal hulgal energiat saada kahes piirkonnas – kergete tuumade ühinemisel ja raskete tuumade lõhustumisel.
Tuumade seoseenergiad on u miljon korda suuremad kui aatomites ja molekulides.
Tuumareaktsioonide alustuseks on ainet vaja kuumutada vähemalt kümne miljoni kraadini , alles siis saavad tuumade kiirused nii suureks, et na põrkudes ületaksid elektrilise tõukumise ja jääksid tuumajõudude haardesse.
Termotuumareaktsioonideks nim kergete tuumade ühinemisprotsesse , sest nad saavad toimuda vaid väga kõrgel temperatuuril.
Raskete tuumade lõhustamine : mendelejevi tabeli lõpus olevate radioaktiivsete elementide tuumad on juba nii suured, et tuumajõud ei suuda neid enam hästi koos hoida ja nad on lagunemise äärel. Vahel lõhustuvad nad isegi ilma ühegi nähtava põhjuseta , iseeneslikult ( spontaanselt ) . hästi lõhustuvad nad ka neutronite toimel : neelates liigse neutroni , tuum ergastub , deformeerub ja laguneb kaheks kildtuumaks, millest kahepeale väljub 2-3 neutronit. Soodsatel tingimustel , kui neutronid kaduma ei lähe ja kui lõhustuva aine mass ületab kriitilise massi algab ahelreaktsioon.
Kõige paremini lõhustuvad uraani ja plutooniumi isotoobid .
Tuumareaktoreid kasutatakse tuumkütuse saamiseks; energiaallikatena tuumaelektrijaamades ja laevadel ; tuumafüüsika alasteks uuringuteks.,
Radioaktiivne kiirgus võib suuremate kiirgusdooside põhjal põhjustada kiirgushaigust.
Rutherfordi aatomimudeli kohaselt on aatomi keskel väga väike positiivselt laetud tuum millesse on koondunud peaaegu kogu aatomi mass ja mille ümber tiirlevad elektronid moodustavad elektronkatte .
Bohri kvantpostulaadid : 1 . elektron liigub aatomis ainult kindlatel teatud ’ lubatud ’ orbiitidel . lubatud orbiitidel liikudes elektron ei kiirga. 2 . elektroni üleminekul ühelt lubatud orbiidilt teisele aatom kiirgav või neelab valgust kindlate portsjonite , kvantide kaupa.( kusjuures kvandi energia on võrdne elektronide energia vahega vastavatel orbiitidel, ehk mis on sama , aatomi energiate vahega vastavates olekutes.
Aatomid kiirgavad ja neelavad valgust ainult kindlatel lainepikkustel. ,
Elemendi keemilised omadused on määratud elektronide arvuga ja nende paiknemisega elektronkattes. Elektronide arv on võrdne tuuma laenguarvuga, mis on ühtlasi elemendi järjenumbriks.
Isotoop on aatom ühe elemendi puhul ,kus on erinev arv neutrone .
Alfakiirguseosakesed o n heeliumi aatomi tuumad, beetakiirguse osakesed on elektronid, gammakiirgus kujutab endast suure energiaga footonite voogu.
Tuuma alfalagunemisel väljub alfaradioaktiivsest lähte ehk ematuumast alfaosake , tuuma massi arv muutub 4, laenguarv 2 võrra väiksemaks. Lõppoleku tuum võib jääda ergastatud olekusse ja üleminekul põhiolekusse kiirata veel gammakvandi .
Beetalagunemisel muutub beetaradioaktiivses lähtetuumas üks neutron prootoniks , elektroniks ja neutriinoks. Tuuma massiarv jääb samaks, laenguarv suureneb ühe võrra. Tütartuuma ergastatud olek ja järgnev gammakiirjus on beetalagunemisele tüüpiline nähtus.