Kontrolltöö aatomi-ja tuumafüüsikast 1. Tuumafüüsika: tuuma ehitus, tuumajõud, nukleonid, seoseenergia (tuuma seoseenergia arvutamine massidefekti ja eriseoseenergia kaudu). 2. Tuumareaktsiooni mõiste. Tuumareaktsioonide võrrandite kirjutamine, lähtudes laengu ja massi jäävuse seadustest. 3. Radioaktiivsus ja selle liigid. Nihkereeglid alfa-, beeta- ja gammakiirguse kohta. Võrrandite kirjutamine. Poolestusaeg 4. Raskete tuumade lõhustumine neutronite toimel. Kiired ja aeglased neutronid. Ahelreaktsioonid. Kriitiline mass. Neutronite paljunemistegur.
Nukleon Koostaja: Anna Subina Nukleonid (U)- on barüonid, mis koosnevad ainult u- ja d- kvarkidest Kõige kergemad barüonid, see tähendab, et nad on subatomaarsed osakesed (aatomituumast väiksem osake) Nukleonide hulka kuuluvad neotron ja prooton Nukleonid on ühtlasi hadronid (Hadronid on kvarkidest koosnevad liitosakesed) Nukleonidest koosneb meile tuntud aine aatomi tummad Füüsikud katseliselt on suutnud luua aatomituumi ka raskematest barüonidest Nukleonide koguarvu tähistatakse sümboliga A Massiarv on nukleonide (prootonite ja neutronite) koguarv aatomi tuumas
sisaldab ümber tuuma tiirlevaid elektrone *Rutherfordi aatomimudel Tuum : Prootonid Neutronid Elektronkate Elektronkihid Elektronid *Aatom Elektron on elementaarosake (tähis e-). Elektronid moodustavad koos nukleonidega (prooton ja neutron) aatomeid Sõna ´elektron´ on tulnud kreeka keelest ja tähendab merevaiku *Elektron Nukleonid (prooton ja neutron) on põhilised meie maailma ehituskivid, neist koosneb meile tuntud aine aatomite tuumad Siiski on füüsikud katseliselt suutnud luua aatomituumi ka raskematest barüonidest *Nukleon Prooton on positiivse elektrilaenguga Prootonid ja neutronid (ühise nimetajaga nukleonid) moodustavad koos aatomituuma Prootonite arv aatomituumas määrab ära keemilise elemendi Sama prootonite arvuga, kuid erineva neutronite
Füüsika! 1) aatomi tuuma ehitus- mõõtmetelt suurusjärgus 10 astmes -13 cm, suure tihedusega, tuum on liitosake, koosneb prootonitest(Z)(laeng pos) ja neutronitest(N)(laeng 0), prootonid+neutronid=nukleonid 2) tuuma laeng, massiarv- nukleonid=tuuma massiarv(A), A=Z+N, prootonite arv=tuumalaeng=järjenr 3) Ühel keemilisel elemendil võib olla erineva massiarvuga tuumi- isotoope. Tuumi, mis sisaldavad sama arvu prootoneid, kuid erineva arvu neutroneid, nim isotoopideks. 4) Radioaktiivsus on tuumade iseeneslik kiirgus. Avastas Antoine Henri Becquerel aastal 1896. Täiesti juhuslikult märkas ta, et uraanitraadi tükike põhjustab musta paberisse mähitud fotoplaaide asetatuna plaadi särituse
1) Aatomtuum koosneb prootonitest ja neutronitest 2) aatominumber ehk laenguarv (Z) 3) Massiarv on nukleonide (prootonite ja neutronite) koguarv aatomi tuumas. Ainult prootonite arvu aatomi tuumas näitab aatomnumber. 4) Mille poolest erinevad, sarnanevad prootonid ja neutronid? 5) Prootonid ja neutronid kokku Nukleonid 6) Isotoopideks nimetatakse ühe elemendi erineva massiarvuga tuumi. Neid tähistatakse 7) Ülesanne tuuma koostise kohta 8) Radioaktiivsus ehk tuumalagunemine on ebastabiilse (suure massiga) aatomituuma iseeneslik lagunemine. Selle protsessiga kaasneb radioaktiivne kiirgus. 9) Alfa kiirgus Alfakiirgus on ioniseeriv radioaktiivne kiirgus, mis tekib tuumareaktsioonide tulemusel ja koosneb alfaosakestest
Aineehitus Aine koosneb molekulidest, Molekulid koosnevad aatomitest. Aatomid koosnevad tuumast ja elektronkattest. Tuum koosneb nukleonidest ja elektronkatte elektronidest. Nukleonid jagunevad kaheks: -Prootonid (+) -Neutronid (0) Igal keemilisel elemendil on kindel tuumalaeng. Tuumalaeng (Z) = Aatomi number = Prootonite arv Massiarv (A) = Prootonite ja neutronite arv (nukleonite arv) A = Z + N Looduses on erinevaid isotoope. Elementide aatomid, millel on erinev arv neutroneid, kuid ühesugune prootoneid on isotoobid. (Eelneva tõttu on ka erinev aatommass). Prootium 1 prooton, 1 elektron Deuteerium 1 prooton, 1 neutron, 1 elektron
energiat elektrienergiaks muudab. 5)Tuumapomm koosneb ainest, mille kriitilise massi saavutamisel tekib tuumade lagunemise ahelreaktsioon, mille käigus vabaned tohutul hulgal energiat(tavaliselt 235uraanium. 6)Tuumajõud on jõud, mis hoiab koos tuumaosakesi ehk nukleone. See jõud on suurem kui elektrijõud, sest see hoiab prootoneid koos, mis peaksid muidu tõukuma. Tuumajõud mõjub ainult väga lühikesel maal. See muutub tõukavaks jõuks, kui nukleonid üksteisele liiga lähedale satuvad. Nii takistab see tuumaosakeste ühinemist. Teatud ka nimedega lühikeste kätega hiiglane või tugev jõud. 7)Termotuumareaktsioon on tuumade ühinemisreaktsioon, mille käigus peab kahel üksteisest eemal oleval aineosakesel olema piisavalt energiat, et ületada elektrijõud, ehk peab aine olema ülituline. 8)Seosenergia on tuumade ühinemise käigus tehtud töö käigus saadud energia, mis salvestub tuumas tuumaseoseenergiana
Aatom mida nimetatakse elektrijõuks? jõudu mis tekib elektriliselt laetud kehade vahel 1. millist liiki elektrilaenguid on olemas? positiivsed ja negatiivsed laengud 2. milliste laengutega kehat tõukuvad, milliste laengutega kehad tõmbuvad? positiivne ja positiivne laeng tõukub, sama negatiivsega, negatiivne ja positiivne tõmbuvad ja vastupidi 3. millisest kahest osast koosneb aatom? aatomi tuumast ja elektronkattest 4. iseloomusta aatomi tuuma ja aatomi läbimõõtu aatomi tuuma läbimõõt on ligi 100 000 korda väiksem aatomist 5. kus asub suurem osa aatomi massist? aatomi tuumas 6. võrdle prootoni ja neutroni massi prootoni ja neutroni mass on võrdne 7. millistest osakestest koosneb tuum? prootonitest ja neutronitest 8. mis iseloomustab elektrone? negatiivne lektrilaeng 9. mis on elektron? - lementaarlaenguga osake 10. võrdle elektroni massi prootoni ja neutroni massiga e...
TUUMAFÜÜSIKA Prootonid, neutronid ja elekronid on aatomiosakesed ehk massiarv. Prootonid ja neutronid on nukleonid ehk tuumaosakesed ehk jrk. nr. Aatomilaeng on 0!!! ISOTOOP- aatom, millel on sama arv prootoneid, kuid erinev arv neutroneid. Aatomituuma vahelises reaktsioonis tekivad uued aatomituumad. TUUMAFÜÜSIKA SAI ALGUSE SELLEST, KUI INGLISE FÜÜSIK RUTHERFORD POMMITAS LÄMMASTIKUAATOMEID ALFA OSAKESTEGA. (1919) Tuumaseose energia hoiab koos nukleoni aatomituumas. Suurem seoseenergia on raua aatomitel. Tuumaseose energia sõltub tuuma massiarvust. Mida suurem, seda suurem on ka seoseenergia.
Eriseoseenergia/seoseenergia Tuuma seoseenergia võrdub tööga, mida tuleb teha selleks, et viia tuuma nukleonid üksteisest sellisele kaugusele, kus nad üksteist ei mõjuta. Antud tuuma nukleonidevahelise seose tugevust ning suhtelist stabiilsust väljendab paremini seoseenergia ühe nukleoni kohta. Seda füüsikalist suurust nimetatakse eriseoseenergiaks Eriseoseenergiaühe nukloenide lõhustumisel prootoniteks ja neutroniteks ERISEOSEENERGIA ühe nukleoni kohta tulev seoseenergia SEOSEENERGIA ERISEOSEENERGIA = NUKLEONIDE ARV TUUMAS
Niels Bohri postulaadid: 1)statsionaarsete olekute(aatom võib olla ainult erilistes,igaühele vastab kindel E) 2)lubatud orbiitide (aatomi stats olekutele vastab e tiirlemine kindlatel orb) 3)kiirguse (kui aatom läheb üle,olekust, kiirgab/neelab energiakvandi). Rutherford- katse järeldus kulla aatomite kohta(vaba ruum, neg ja pos). A(ülemin,massiarv)=Z(prooton, 1 1 0 1H)+N(neutron, 0n). 1 e Prooton=vesiniku tuum. Tuumaosakesed ehk nukleonid(pr ja ntr). 1896 avastas Becquerel kiirguse(uraani soolad), Marie ja Pier Curil nim radioaktiivsuseks. Alfa-kiirgus-24He, suhteliselt nõrga läbitungimisvõimega, + laenguga, heeliumi aatomituum Beeta-kiirgus- elektron, suure läbitungimisvõimega, - laenguga, ülikiire Gamma- gamma00, ülisuur sagedus, väike lainepikkusega elektromagnetlained. 83-looduslikult radioakt. M M-4 4 I nihkereedel Z X -----Z-2 Y+ 2He 2 ruutu ettepoole
Juba 5. Sajandil eK arvas Vana-Kreeka filsoof Demokritos, et aatom on kõige väikseim jagamatum osake. Sõna ,,aatom" tähendab silmaga nähtamatut, jagamatut osakest. Aatomifüüsika on füüsika haru, mis tegeleb aatomi ehituse ja omaduste uurimisega. 1.1 Aatomi ehitus Aatom Tuum Elektronid Prootonid ja neotronid nukleonid Kvardid Neutronid laenguta Prootonid positiivsed Tuum positiivne Elektornid negatiivsed Aatom laenguta. Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, millele on kõik sellele keemilisele elemendile iseloomulikud omadused. Molekul on aine väikseim osake, millele on kõik sellele ainele iseloomulikud omadused. 1.2 Aatomimudeli kujunemine 1
Omab positiivse laengu. Elektron ja prooton on aatomi koostisosad ja nende ehitus on kõigil aatomitel ühesugune. Aatom on elektriliselt neutraalne. Neutroni ja prootoni võrdlus On elektriliselt Omab positiivse neutraalne. elektrilaengu. ·Neutron ja prooton on oma massilt praktiliselt võrdsed. ·Ühes aatomituumas on neid normaaltingimustel võrdne arv. ·Neutroneid ja prootoneid kokku nimetatakse ühise nimetusega nukleonid. Aatomituuma ehitus Aatomituum koosneb prootonitest ja neutronitest. Tuuma massiarv A on prootonite ja neutronite koguarv tuumas. A=Z+N Prootonite arv e. Neutronite arv laenguarv Keemiline element Laenguarv 25 Elemendi
üldarvust. · Mittejuhiks ehk isolaatoriks nimetatakse ainet või ainete segu mida mööda elektrilaeng ei kandu ühelt kehalt teisele ja milles laengukandjate arv on aatomite üldarvust palju väiksem · Pooljuhid on ained milles laengukandjate arv on reguleeritav ( temperatuur , valgus ) · Aatom koosneb aatomituumast ja selle ümber tiirlevatest elektronidest.Tuum koosneb prootonitest ja neutronidest mida nim. Nukleonideks. Nukleonid aga kvarkidest. · Elektrostaatika tegeleb laetud kehade vastastikmõju uurimisega. · Punktlaenguks nimetatakse laetud kehi , mille mõõtmed on tühiselt väiksed võrreldes nende vahekaugusega. · Columbi seadus : Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga , mis on võrdeline nende laengute korrutisega ka pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga. · Aine dielektriline läbitavus näitab , mitu korda on elektriline jõud vaakumis suurem jõust antud aines.
Keemiline element Liit- voi lihtaine koostisosa (aatom), mis pole keemiliselt lagundatav. 118 keemilist elementi. Iga elemendi aatomil on oma aatomnumber ja tuumalaeng. Tuumajõud Nukleone hoiavad tuumas koos tugeva vastastikmoju joud (tuumajõud), mis ei lase nukleonidel eemalduda kaugemale kui moni fermi (1 f = 10-15 m) ega laheneda alla uhe fermi Uhed tugevamad joud looduses, mida tuntakse. Vaikese mojuraadiusega (tuuma labimoot). Tuumajoud seob nukleonid tuumas uhtseks ehk hoiab tuumaosakesed koos.. Massidefekt Vabade nukleonide masside summa on suurem kui tuumaks koondunud sama arvu nukleonide oma. Seda masside vahet nimetatakse massidefektiks. Dm = Zmp + Nmn M, kus Z on tuuma laenguarv (prootonite arv tuumas), mp prootoni mass, N neutronite arv, mn neutroni mass ja M tuuma mass. Seoseenergia Energia, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lohkuda uksikuteks nukleonideks ( s E ).
protsesse Tuuma mõõtmed: 10-15m, tuumalaeng on positiivne Prooton positiivse laenguga aatomituuma osa Neutron neutraalne aatomituuma osake Nukleon prootoni ja neutroni ühisnimetus Tuumajõud seob nukleone ühtseks tervikuks, tingitud tugevast vastastikmõjust, mis on suuteline ületama prootonite elektrostaatilist tõukumist Prootonite arvule tuumas vastab aatomi järjenumber perioodilisus tabelis ehk aatomnumber - Z Nukleonide koguarv nim massi arvuks, nukleonid m=aatomi massiga Isotoop keemilise elemendi tuum võib sisaldada erineva arvu neutroneid, kuid sama palju prootoneid Seoseenergia energia, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhkuda üksikuteks nukleonideks Eriseoseenergia seoseenergia ühe nukleoni kohta Tuuma mass ei ole võrdne üksikute nukleonide masside summaga Tuuma mass on alati väiksem tuuma moodustavate prootonite ja neutronite masside summast Massidefekt nukleonide summaarse massi ja tuuma massi vahe
Tagasipõrge on võimalik vaid sel juhul, kui alfa- osakese teele jääb teine pos laetud osale, mille mass on osaliselt suurem alfa-osakese massist Ruterfordi teisi tulemusi: - Vesiniku aatomi tuuma laeng +e - Heeliumi aatomi tuuma laeng 2e - Kulla aatomi läbimõõt 3'10 astmes -15 m AATOMI SUURUSJÄRK u. 10 astmes -10 m TUUMA SUURUSJÄRK u. 10 astmes -15 m ELEKTRONI VAADELDAKSE PUNKTMASSINA, SETS SUURUS POLE TÄHTIS Prootonid + neutronid = nukleonid Tuumas pos prootonid ja neutraalsed neutronid ELEMENTAARLAENG kõige väiksem laeng looduses u. 1,6 * 10 astmes -19 C Laenguarv Z on kõige tähtsam aatomit isel suurus. Z = elemendi järjek nr = prootonite arv = elektronide arv Planetaarmudeli vastuolu ringjooneliselt liikuvad objektid kiirendavad ja kaotavad energiat. MIKROMAAILMAS KEHTIVAD SEADUSPÄRASUSED, MIS EI SOBI MAKROMAAILMA Postulaadid (Bohr) 1
Isotoop - ühe ja sama keemilise elemendi teisendid, millel on aatomituumas ühesugune arv prootoneid, kuid erinev arv neutroneid. Prootoneid ja neutroneid nimetatakse ka nukleonideks. Tuumajõud - nukleone hoiavad tuumas koos tugeva vastastikmõju jõud (tuumajõud), mis ei lasenukleonidel eemalduda kaugemale kui mõni fermi (1 f = 10-15 m) ega läheneda alla ühe fermi. Ühed tugevamad jõud looduses, mida tuntakse. Väikese mõjuraadiusega (tuuma läbimõõt). Tuumajõud seob nukleonid tuumas ühtseks ehk hoiab tuumaosakesed koos. Seoseenergia energia, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhkuda üksikuteks nukleonideks. Mida suurem on tuuma seoseenergia, seda stabiilsem ta on. Eriseoseenergia seoseenergia ühe nukleoni kohta. Radioaktiivsuse liigid: alfakiirgus, beetakiirgus, gammakiirgus, neutronkiirgus. Alfakiirgus väike läbimisvõime, inimesele ohtu, tõkestamiseks piisab paberilehest. Inimese sisse sattunud alfalagunev element võib olla ohtlik
vektorsummaga, mida nimetatakse resultantjõuks. Vastastikmõjud Vastasikmõju Kehad, mille Suhteline tugevus Mõjuraadius vahel esineb Gravitatsiooniline Kõik kehad 1038 Nõrk Kõik elementaar 1015 1018m osakesed Elektromagnetilin Elektriliselt laetud 102 e kehad Tugev Nukleonid 1 1015m Newtoni III seadus · Kahe keha vahel mõjuvad jõud on suuruselt võrdsed, kuid vastassuunalised. F1 = - F2 Energia · Energia on keha võime teha tööd. 2 · Kineetiline energia ehk keha liikumise mv Ek = energia: 2
41.Küllastunud lahus – Lahus, milles lahustunud aine sisaldis on maksimaalne 42.Filtrimine – Vees lahustumatute väikeste tahkete osakeste eraldamine filtrite abil 43.Leelismetall – IA rühma metallid Li, Na, Rb, Cs, Fr 44.Leelismuldmetall – IIA rühma aktiivsemad metallid Ca, Sr, Ba, Ra 45.Molaarmass – Aine ühe mooli mass grammides 46.Molaarruumala – Aine ühe mooli ruumala 47.pH – Lahuse happelisust, neutraalsust või aluselisust väljendav näit 48.Nukleonid – Prootonid ja neutronid 49.Tuumalaeng – Aatomituuma positiivne laeng, mis võrdub prootonite arvuga tuumas 50.Tugev elektrolüüt – Aine, mis on vesilahuses täielikult jagunenud ioonideks(soolad,leelised..) 51. Nõrk elektrolüüt – Aine, mille molekulid on lahuses osaliselt jagunenud ioonideks 52.Emulsioon – Jämepihus, kus vedelik on pihustunud vedelikku 53.Vaht – Jämepihus, kus gaas on pihustunud vedelikku või tahkesse ainesse 54
1)Tuum: 10-15m, koosneb nukleonidest: prootonid,neutronid. Prootonite arv on tuumas sama, mis on jrk arv per. tabelis, näitab ka tuuma laengut. Proot laeng on +1. A(massi arv, alati täisarv)= Z(laengu arv) +N(neutronite arv) 2)Tuuma jõud: elektromagnetiline e. kuloniline e. tõukejõud, sest nukleonid on omavahel tugevas vastastikmõjus(iseloomulik : väikestel kaugustel toimib (10-15m), kui läheb nukleoni arvust suuremaks, siis mõju lakkab. 2,2*10-15m tuuma mõjuraadius). Küllastatavus- ühe nukleoni ümber mahub teatav arv nukleoneid, naabernukleonite vahel on tugev vastastikmõju (veetilk). 3)Tuumamass:aatommassiühikutes( 1/12 612C aatomi massist). Ühele AMÜ-le vastavalt Einsteini valemile E=mc2. Aatommassi ühik: Tuumafüüsikas kasutatav süsteemiväline mõõtühik
Kordamine kontrolltööks II Mõisted nukleonid, prootonid, neutronid, elektronid, aatomituum, massiarv, tuumalaeng, isotoop, prootium, deuteerium, triitium, D. Mendelejev, perioodilisussüsteem, rühm, periood, elektronskeem, elektronvalem, ruutskeem, s-alakiht, p-alakiht, d- alakiht, s-orbitaal, p-orbitaal, d-orbitaal, paardunud elektron, paardumata elektron, aatomi põhiolek, elektronegatiivsus, metall, mittemetall, metallilisus, redutseerija, oksüdeerija, oksüdeerumine, redutseerumine, katioon, anioon, siirdemetall,
vahebosoneid ning neid nimetatakse seepärast ka fundamentaalosakesteks , kuigi juba leidub ka selles kahtlejaid.. Fundamentaalosakesi jaotatakse omakorda mateeriaosakesteks (aine algosakesed) ja vaheosakesteks (vastastikmõjusid vahendavad osakesed). Mateeriaosakesed on need, millest koosneb aine. Nendeks on kvargid ja leptonid. Kvargid, osakesed, mida senini vabalt pole leitud, küll aga teiste osakeste sees. Nendest koosnevad ka nukleonid. Elektrilaeng +2/3 elementaarlaengut või 1/3 elementaarlaengut. Näiteks prootonis on kvargid laengutega +2/3, +2/3 ja 1/3 . Neutronis on aga +2/3, - 1/3 ja 1/3. Kvargid esinevad alati kolmekaupa. Kvarke iseloomustab veel teinegi laeng, mida nimetatakse värvilaenguks ehk värviks. Värvilaenguid on kolm: punane, roheline ja sinine. Elementaarosakese koosseisus peab olema korraga kõik kolm värvilaengut. Kuna punane ,
ainult pluss märgiga. Antiprooton, antineutron.5.Mida kujutavad endast vaheosakesed,kus nad esinevad? Vaheosakesed on fundamentaalse jõu vahendajad. W+- ja Z0 osakesed ( vahebosonid) on nõrga vastastikmõju kvandid. Vaheosakesed vahendavad vastastikmõju fermionide (poolearvulise spinniga osakeste) vahel. 6.Mis on kvark,kvargi omadused. Kvargid üliväikesed liikuvad osakesed, mida senini vabalt pole leitud, küll aga teiste osakeste sees. Nendest koosnevad ka nukleonid. Kvargi omadusi S (veidrus), C (sarm), B (põhisus) ja T (tipusus) nimetatakse ka kvargi lõhnaks. Kvargid u ja d ei kanna lõhna, nende oleku määrab ära ainult nende isospinn (Iz). 7.Millised osakesed on esmases kosmilises kiirguses? Esmases kosmilises kiirguses on kõige rohkem prootoneid (86%), teiseks heeliumi tuumi (13%) ja ülejäänud (1%) on põhiliselt raskete elementide tuumad. 8.Milleks on vaja osakesi kiirendada?
ainult kindlatel orbiitidel. 3)kiirguse postulaat – üleminekul ühelt lubatud orbiidilt teisele, aatom kiirgab või neelab valgust kindlate kvantide kaupa. Aatom kiirgab kvandi, kui elektron siirdub kõrgemalt madalamale orbiidile. Aatom neelab kvandi, kui elektron siirdub madalamalt kõrgemale orbiidile. Kiiratava (neelatava) kvandi energia suurus: Kvandi energia on võrdne elektronide energia vahega vastavalt orbiitidel. Aatomi ehitus: aatomi keskel on tuum, milles sisalduvad nukleonid – prootonid ja neutronid. Tuuma ümber on elektronkate, mille elektronkihtides on elektronid. Järjekorra nr näitab prootonite arvu ja elektronide arvu. Massiarv näitab nukleonide arvu (prootoneid+neutroneid). Perioodi nr näitab elektronkihtide arvu. Rühma nr näitab A-rühma puhul elektronide arvu väliskihil, B-rühm puhul seda, et väliskihil on kaks elektroni. Isotoobid on ühe ja sama keemilise elemendi erinevad aatomid. Keemilise elemendi
laenguga tuumast ja selle ümber kihtidena paiknevatest välja tuumast ja tuumast muutub prooton kiirgus- elektronidest* 99,95% aine massist asub tuumades *1mm elektromagnetlainetus, kõige läbitungivam. Teke a) koosneb pikkusel lõigul mahub 10milj keskmist aatomit *Tuumad on lagunemistega b)koosneb mõnede lagunemistega c) aatomitest kuni 100 000korda väiksemad. Seda tõestas eraldub radioakt. ainetest, kui nukleonid lähevad suure inglise füüsik Ernest Rutherford. Kui tuum oleks 1cm siis energiaga olekust väiksema energiaga olekusse | *elusorg. aatom oleks 100 000cm e 1km *Tuumad koosnevad kahjulikud: lõhuvad geene, rikuvad rakkusid jne. Radioakt prootonitest(+laeng) ja neutronitest(laenguta!). prootoni ja lagunemise seadus: igal radioakt ainel on kindel neutroni ühisnimetus: nukleon e tuumaosake
Tuuma mõõtmed on suurusjärgus 10-14m. Tuuma osakesi hoiab koos tuumajõud, mille tunnused on 1. On looduses esinev tugevaim jõud 2. Ei sõltu osakeste laengust 3. Mõjuulatus lõpeb tuuma välispinnalt järsult Aatomituum on kihilise ehitusega, kus erineva raadiusega orbiitidel tiirlevad vaheldumisi prootonid ja neutronid. 2) Milles seisneb massidefekt? – Prootonite ja neutronite üldnimetus on nukleonid. Kui mingi arv nukleone ühinevad aatomituumaks, siis moodustunud tuuma mass on väiksem ühinenud nukleonide kogumassist – seda erinevust nimetataksegi massidefektiks. Osa nukleonide massist muundub energiaks, mis hoiab tuumaosakesi ehk nukleone koos. Seda massi vähenemist nimetatakse massidefektiks. 3) Mis on tuuma 1) seoseenergia, 2) eriseoseenergia, millise ühikuga seda mõõdetakse? – Tuuma 1) seoseenergiaks nimetatakse energiat, mis
1) Aatom-nimetatakse väikseimat osakest, mis säilitab talle vastava keemilise elemendi keemilised omadused 2) aatomi tuum-on aatomi väga väike ja tihe keskosa, mis moodustab põhilise osa aatomi massist 3) elektronkate-Elektronkate on aatomi tuuma ümbritsev elektronide pilv 4) nukleonid-on barüonid, mis koosnevad ainult u- ja d-kvarkidest ning mille isospinn on 1/2 5) prooton-on positiivse elektrilaenguga elementaarosake 6) neutron-on neutraalse elektrilaenguga elementaarosake 7) elektron-negatiivse laenguga fundamentaalne elementaarosake 8) ioon-on aatom või molekul, mis on kaotanud (või juurde saanud) ühe või mitu valentselektroni 9) katioon- positiivse laenguga ioon 10) anioon- negatiivse laenguga ioon
mesonite spinnid ja laengud. Vastavalt sellele võivad mesonid olla positiivse, negatiivse või neutraalse elektrilaenguga. Kaks 1/2-spinni annavad ühte ja samapidi liitudes spinni 1 (vektormesonid) ning vastupidiselt liitudes spinni 0 (skalaarmesonid) Barüon Barüon on kvarkidest koosnev liitosake, mille barüonlaeng on 1 või (antibarüonidel) –1. Barüon on hadron ja koosneb tavaliselt kolmest kvargist. Kõige tuntumad barüonid on prooton ja neutron, mis on ühtlasi ka nukleonid. Liitosakesena võib käsitleda ka aatomituuma või aatomit ennast
Temperatuurist, massist, ainest. Valge pind pind, millelt peegeldub vähemalt 95 % peale langevast valgusest. Must pind pind, millelt peegeldub alla 5% peale langevast valgusest. Hall pind pind, millelt peegeldub peale laengevast valgusest 5-95% Aatom koosneb tuumast (+laenguga) ja elektronkattest. Elektronkattes tiirlevad elektronid, mis on laenguga. Tuumas on prootonid, mis on +laenguga. Seal on ka neutronid, mis on 0-laenguga. Kõige väiksemad aineosakesed on nukleonid, mille koostisosad on kvargid. 1 jalg = 30,5 cm 1 küünar = 53 cm 1 süld = 1,8 m
Prootonid (laeng +1) neutronid(laeng 0) elektronkihid p+ arv tuumas= tuumalaeng elektronpilved aatomi tähtsaim omadus elektronid( laeng 1) *Aatomis on prootoneid ja elektrone ühepalju. * maksim. arv kihil 2n² (n-kihi nr.) *Neutronite arv tuumas võib varieeruda. · Aatomituum koosneb tuumaosakestest ehk nukleonidest · Nukleonid jagunevad : prootonid( +laenguga) ja neutronid (laenguta) · Aatomituuma on koondunud 99% aatomi massist! Tuuma mass võrdub tuumaosakeste arvuga ehk massiarvuga A · Prootonite arvu tuumas nim aatominumbriks(Z),mis kajastub ka perioodilissüsteemis. 6. 1) alumiinium Al 9) kaalium K 17) raud Fe 25) väävel S 2) elavhõbe Hg 10) kaltsium Ca 18) räni Si 3) fluor F 11) kloor Cl 19) plii Pb
Aatomi tuum Aatomi tuum on mõõtmetelt suurusjärgus 1013 cm. Tuum on väga suure tihedusega. Oma olemuselt on tuum liitosake. Tuuma põhiline koostisosake on prooton (1913) Lisaks prootonitele on tuumas veel neutronid. (1932) nukleonid (lad k nucleus tuum) prootonid ja neutronid Tuuma laeng ja mass Prootoni laeng on positiivne ja võrdne elektroni laenguga Neutronil laengut ei ole Prootonite arv tuuma laeng. Võrdne järjenumbriga perioodilisuse tabelis. Tähistatakse täisarvuga Z Prootoni mass 1836,1 elektroni massi 1,6726 · 1027 kg Neutroni mass 1838,7 elektroni massi 1,6749 · 1027 kg Tuuma massiarv Prootonite ja neutronite koguarv on tuuma
Avastas kloori, sai ühena esimestest N2, P4, Mo, W ühendeid, anorg j aorg happeid. Oli üks kõigi aegade viljakamaid ja intuitiivsemaid keemikuid. 4) Mis on elementaarosake Elemetaarosake on struktuurita või struktuuriga mikroosake, mis võtab kõigist nüüdisajal tuntud füüsikalistest protsessidest osa jagamatu tervikuna. Footonid, leptonid, hadronid (mesonid, barüonid nukleonid) 5) Einsteini valemi juurde massidefekt Aatomi mass peaks võrduma prootonite, neutronite ja elektronide massiga, aga tegelikult esineb puudujääk (ligikaudu 1%) Energiaks muundunud ja kiirgusena eraldunud massi osa. Massidefekti moodustab energiana eraldunud massi osa: E=mc2 E energia mmass cvalguse kiirus vaakumis
nt: massidefekt – nähtus, mille kohaselt aatomituuma mass on tavaliselt väiksem kui selle moodustavate prootonite ja neutronite masside summa, st osa massi on kaduma läinud energiana tuuma moodustamisel. tuumade stabiilsusest: aatomi tuumade stabiilsus sõltub prootonite ja neutronite arvust. seoseenergia on energiahulk, mis on vajalik mingi aatomi või tuuma lõhustamiseks. tuuma siseenergia võrdub tööda, mis tuleb teha selleks, et viia tuuma nukleonid üksteisest sellisele kaugusele, kus nad üksteist ei mõjuta. stabiilsetes isotoopides on neutronite arv võrdne prootonite arvuga. raskete elementide puhul on neutronite arv suurem kui prootonite arv. siseenergia seos massiarvuga: radioaktiivse kiirguse liigid: radioaktiivne kiirgus – keemilise elemendi mittestabiilse isotoobi iseeneslik muundumine teise elemendi isotoobiks, millega kaasneb energia eraldumine
sioonid 2 Tuuma mõõtmed Tuum on kerataoline keha aatomi keskmes, mille ümber tiirlevad elektronid. Aatomi läbimõõt 1010m Tuum on umbes 100 000 Tuuma läbimõõt 1015m korda väiksem kui aatom Tuuma on koondunud suurem osa aatomi massist. Tema suurust mõõtis esmakordselt E. Rutherford 1911. aastal. 3 Tuuma koostisosakesed 4 1913.a. Tuuma koostisosakesed nukleonid 1920.a. Prooton Neutron Prootonite arv tuumas Tuuma "täiteaine" määrab keemilise Elektriliselt elemendi. neutraalselt laetud Prooton on positiivselt laetud Tavaliselt on tuumas Prootoni mass neutronid sama palju 1836,1 elektroni massi kui prootonid. 1,6726 · 1027 kg Neutroni mass Prootoni mass on umbes kaks tuhat 1838,7 elektroni massi
valem A=Fscos tähis A, ühik 1J.
Mehaaniline võimsus - füüsikaline suurus, mis võrdub kha poolt tehtud tööja selle tegemiseks kulunud aja
suhtega, näitab töö tegemise kiirust. Valem N=A/t, tähis N, ühik 1W
Pilet 9.2 Aatomi tuuma ehitus. Massidefekt. Seose energia. Aatomi tuuma ehitus - mõõtmeliselt suurusjärgus
10¹³cm. Vägasuure tihedusega. Olemuselt liitosake. Põhiline koostisosa on prooton. Lisaks neutronid. (neitronid
ja prootonid ühisnimetusega Nukleonid)
Tuuma laeng- prooton on positiivne ja võrdne elektroni laenguga. Neutronil laengut pole. Prootonite arv on sama
mis tuuma laeng. Võrdne järjenumbriga perioodilisuse tabelis. Tähis Z. Massidefekt- tuuma mass on alati teda
moodustavate prootonite ja neutronite masside summast väiksem. Mt
NITRIFIKATSIOON- ammoniaagi või ammooniumühendite oksüdatsioon lämmastikappeks või nitraatideks bakterite toimel. NEUTRAALNE LAHUS- lahus, milles vesinik- ja hüdroksiidioonide sisaldus on võrdne, pH=7. NEUTRALISATSIOONIREAKTSIOON- happe ja aluse vaheline reaktsioon. 7 NEUTRON- laenguta tuumaosake. NORMAALTINGIMUSED- temperatuur 0°C,rõhk 101325 Pa(= 1atm = 760mm Hg sammast). NUKLEONID- tuumaosakesed prootonid ja neotronid. NÕRUTAMINE- vedeliku eraldamine mittelahustuvast sademestvedeliku äravalamise teel. NÕRK ELEKTROLÜÜT- polaarne ühend, mis lahustumisel osaliselt dissotseerub ioonideks, OKSIID- elemendi ühend hapnikuga. OKSÜDATSIOONIASTE- arvutuslik suurus, mis näitab elemendi oksüdeerumise astet ühendis. Võrdub elemendi laenguga ühendis, eeldusel, et ühend on iooniline. OKSÜDEERIJA- aine, mille osakesed liidavad elektrone( ise redutseerudes).
millest tulenevad elementide mittetäisarvulised aatommassid. Keemilise elemendi ühed isotoobid võivad olla stabiilsed, teised radioaktiivsed . 2 Nukleonide vastastikmõju iseloomustatakse energeetiliselt tuuma seoseenergiana, see on võrdne tööga, mis kulub tuuma lahutamiseks koostisosadeks. Tuuma seoseenergia on töö, mis tuleb teha selleks, et viia tuuma nukleonid üksteisest sellisele kaugusele, kus nad üksteist enam ei mõjuta. Aatomi või tuuma potensiaalne energia on väiksem kõigi tema üksikute koostisosakeste potensiaalsete energiate summast, sest liitudes asetuvad osakesed madalamasse ( kollektiivsesse ) energiaolekusse ning kaotavad seega energiat.. Seoseenergia on selle potensiaalse energia erinevuse mõõt, energia, mida on vaja " teist teed tagasi minekuks ".
See on tuumajõud, mis mõjub prootonite ja neutronite vahel ühtviisi tõmbuvalt. Seda jõudu nimetatakse ka tugevaks jõuks ehk tugevaks vastastikmõjuks. Kuigi tuumajõud on tugevast vastastikmõjust oluliselt nõrgem, on ta siiski elektromagnetilisest jõust umbes sada korda tugevam, mistõttu suudab tuumajõu tõmbejõud ületada tuuma kuuluvate positiivselt laetud prootonite omavahelise tõukejõu. Väga väikeste vahemaade juures on tuumajõud tõukuv. Seetõttu hoiavad nukleonid tuumas teineteisest pisut eemale. Tuumajõud on väga väikese mõjuraadiusega. Tuumajõud on laengust sõltumatu. Ta mõjub ühtviisi nii neutronite kui prootonite vahel. Seoseenergia on energia, mis on vaja anda osakesele, et teda täielikult tuumast vabastada. Seda energiat mõõdetakse elektronvoltides ( tuumade puhul megaelektronvoltides MeV ). Aatomituuma seoseenergia on energia, mis on tarvis aatomituumale anda, et lõhkuda see üksikuteks nukleonideks
Keemiline element Liit- või lihtaine koostisosa (aatom), mis pole keemiliselt lagundatav. 118 keemilist elementi. Iga elemendi aatomil on oma aatomnumber ja tuumalaeng. Tuumajõud Nukleone hoiavad tuumas koos tugeva vastastikmõju jõud (tuumajõud), mis ei lase nukleonidel eemalduda kaugemale kui mõni fermi (1 f = 10 -15 m) ega läheneda alla ühe fermi. Ühed tugevamad jõud looduses, mida tuntakse. Väikese mõjuraadiusega (tuuma läbimõõt). Tuumajõud seob nukleonid tuumas ühtseks ehk hoiab tuumaosakesed koos. Massidefekt Vabade nukleonide masside summa on suurem kui tuumaks koondunud sama arvu nukleonide oma. Seda masside vahet nimetatakse massidefektiks. m = Zmp + Nmn M, kus Z on tuuma laenguarv (prootonite arv tuumas), m p prootoni mass, N neutronite arv, mn neutroni mass ja M tuuma mass. Seoseenergia Energia, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhkuda üksikuteks nukleonideks ( E s ).
Ühe tuumaosakese kohta on seoseenergia maksimaalne massiarvu 60 ümbruses, mida arvestades ei tule imestada, et raua isotoop 56Fe on üks püsivamaid ühendeid universumis. Kui kergeid tuumi sundida mingi jõu abil liituma, siis võib toimuda tuumasüntees, mille käigus vabaneb energiat, sest tekkinud tuuma mass on väiksem kui ühinenud tuumade masside summa. Kui ühinenud tuumade massiarvud on seoseenergia kõveral rauast vasakul, siis on uues liitunud tuumas nukleonid tugevamalt seotud kui üksikutes kergemates tuumades. Massi vähenemise tõttu vabaneb seoseenergiat. Seega, rauast kergemate elementide puhul võib seoseenergia vabaneda tuumade ühinemisel. Rauast raskemate elementide puhul võib seoseenergia vabaneda tuumade lagunemisel, sest tekkinud fragmentides on seoseenergiad nukleoni kohta suuremad ja produktide tuumade kogumass väiksem kui olid lõhustunud tuuma mass. Tuumade liitumine: tuumasüntees (nuclear fusion)
FÜÜSIKA Looduse objektide koige pohilisemad ja uldisemad vastasmojud 1. gravitatsiooniline (koik kehad); 2. elektromagnetiline (elektriliselt laetud kehad); 3. nork (koik elementaarosakesed); 4. tugev (nukleonid). Sisemine nahtavushorisont on teadmiste piir liikumisel piki mootmete skaalat uha vaiksemate objektide poole.Mis on selle sees? Valine nahtavushorisont on teadmiste piir liikumisel piki mootmete skaalat uha suuremate objektide poole: Mis on selle taga? Füüsikaline maailmapilt Mehaaniline ? Kujunes valja 18. sajandi lopuks Galilei, Descartes'i, Huygens'i ja eelkoige Newtoni toode uldistamise tulemusena.
Erirelatiivsusteooria postulaadid. Samaaegsuse suhtelisus. Ajavahemike suhtelisus. Pikkuste suhtelisus. Kiiruste liitmine suurte kiiruste korral. Massi sõltuvus kiirusest. Energia ja massi ekvivalentsus. Kvantoptika. Plancki hüpotees. Fotoefekt. Punapiir. Einsteini võrrand fotoefekti kohta. Footon ja selle omadused. Välimine ja sisemine fotoefekt. Fotoefekti rakendused: päikesepatarei, fotoelement, CCD element. Valguse rõhk. Fotokeemilised reaktsioonid. Kiirgusfüüsika. Aatomituum, nukleonid. Tuumajõud. Isotoobid. Massidefekt. Seoseenergia. Eriseoseenergia. Tuumareaktsioonid: sünteesireaktsioon ja lagunemisreaktsioon. Sünteesireaktsioon looduses ja perspektiivid energiatootmisel. Uute raskete elementide süntees. Osakeste eraldumine lagunemisreaktsioonides. Radioaktiivsus. Ahelreaktsioon. Kriitiline mass. Ahelreaktsiooni kasutamine energia tootmisel ja sõjanduses. Radioaktiivsusega kaasnevad kiirgused. Ioniseeriva kiirguse liigid. Radioaktiivse lagunemise seadus. Poolestusaeg
Järgmine energiatsoon paikneb lootusetult laia (kuni 10eV) keelutsooni taga. Elektrivoolu ei teki. Aatomi tuuma koostisse kuuluvad prootonid ja neutronid. Prootonite arvu tuumas nimetatakse laenguarvuks Z (elemendi järjenumber perioodilisuse süsteemis). Prootonite ja neutronite koguarvu Z+N=A nimetatakse tuuma massiarvuks. Isotoop on ühe ja sama elemendi teisend, millel on erinev neutronite arv, aga laenguarv Z on kõigil sama elemendi isotoopidel seesama. Nukleonid on prootonite ja neutronite ühisnimetus. Nukleone seab ühtseks tervikuks tuumajõud. Seoseenergia on energia, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhkuda üksikuteks nukleonideks. Massidefektiks nimetatakse nukleonide summaarse massi ja tuuma massi vahet. (Tähis m) Eriseoseenergia on seoseenergia ühe nukleoni kohta. (Ühik MeV) Radioaktiivsusuks nimetatakse mingit liiki osakeste iseeneslikku kiirgumist tuumadest.
Rutherfordi planetaarne aatomimudel- selgitas -osakeste hajumisnähtusi- ei selgitanud aatomi stabiilsust ega aatomispektrite katkendlikkust (joonspektrid) Bohr: vesinikusarnane (üheelektroniline) aatom.3 postulaati:I Elektron võib liikuda ümber tuuma vaid statsionaarsetel ringorbiitidel II Statsionaarsetel orbiitidel liikudes elektron energiat ei kiirga III Elektron kiirgab või neelab energiat ainult üleminekul ühelt statsionaarselt orbiidilt teisele. AATOMITUUM Prooton ja neutron: nukleonid A(massiarv)=Z(prootonite arv)+N(neutronite arv) isotoobid: ühesugune tuumalaeng (sama element) erinev massiarv.isobaarid:ühesuguse massiarvuga erinevad keemilised elemendid kihilise ehituse teooria- prootonid ja neutronid "vahelduvate kihtidena"(kontsentrilised sfäärid) - neid seovad ülitugevad jõud (tugev interaktsioon, mõjuraadius u. 10-15m) Tuumajõud on väga palju tugevamad kui elektronidevahelise mõju jõud- seetõttu jäävad taval
Põhjus on sama, miks elektronid on üle kogu aatomi laiali jagunenud? Vastuse annab mitteklassikaline füüsika KVANTMEHAANIKA Tähtsaim osa on ENERGIAL Kehtivad ranged reeglid Siin on oma osa mitmel füüsikalisel suurusel. : 1. Osake saab omada vaid teatud kindlaid energiaväärtusi (lubatud energiatasemed) 2. Ühel energiatasemel saab olla vaid kindel piiratud arv osakesi (igal tasemel on see arv erinev) 2.tuuma jõud prooton neutron, Kuna nukleonid on neutraalse värvilaenguga, siis ei saa nende vahel olla tugevat vastasmõju (kuigi prootonid ja neutronid koosnevad kvarkidest, ei saa nad vahetada omavahel gluuoneid). Nukleonide vahelist jõudu vahendav osake peab ise olema samuti neutraalse värvilaenguga, kuid koosnema siiski kvarkidest, millel on värvilaeng.umajõud Prooton, 3. nucleon, Nucleon on kollektiivse nime kaks baryons: neutron ja prooton füüsikas. Need komponendid
Ioon on laetud osake. Liigse elektroniga on negatiivne ioon (anioon), puuduv elektron on aga positiivsel ioonil (katioon). Elektronide aatomist lahtirebimine või juurdelisamine on aatomi ioniseerimine. Peaaegu kogu aatomi mass on koondunud tuuma. Elektronide mass moodustab aatomi massist alla ühe promilli. Enamik keemilisi elemente esineb looduses mitme isotoobina, mistõttu antud keemilise elemendi aatommass antakse isotoopide loodusliku segu keskmisena. Nukleonid (N) on barüonid, mis koosnevad ainult u- ja d-kvarkidest ning mille isospinn on 1/2. Nukleonide hulka kuuluvad prooton ja neutron. Massiarv on nukleonide (prootonite ja neutronite) koguarv aatomi tuumas. Eristatakse stabiilseid ja mittestabiilseid (radioaktiivseid) ning looduslikke ja tehislikke isotoope. Ebastabiilsed isotoobid püüdlevad stabiilsuse poole ja lagunevad aja jooksul mõneks stabiilsemaks elemendiks. Elektronkate on aatomi tuuma ümbritsev elektronide pilv
vahebosoneid ning neid nimetatakse seepärast ka fundamentaalosakesteks , kuigi juba leidub ka selles kahtlejaid.. Fundamentaalosakesi jaotatakse omakorda mateeriaosakesteks (aine algosakesed) ja vaheosakesteks (vastastikmõjusid vahendavad osakesed). Mateeriaosakesed on need, millest koosneb aine. Nendeks on kvargid ja leptonid. Kvargid, osakesed, mida senini vabalt pole leitud, küll aga teiste osakeste sees. Nendest koosnevad ka nukleonid. Elektrilaeng +2/3 elementaarlaengut või 1/3 elementaarlaengut. Näiteks prootonis on kvargid laengutega +2/3, +2/3 ja 1/3 . Neutronis on aga +2/3, - 1/3 ja 1/3. Kvargid esinevad alati kolmekaupa. Kvarke iseloomustab veel teinegi laeng, mida nimetatakse värvilaenguks ehk värviks. Värvilaenguid on kolm: punane, roheline ja sinine. Elementaarosakese koosseisus peab olema korraga kõik kolm värvilaengut. Kuna punane , roheline ja sinine annavad kokku
annaabi.ee 
