Treci multimedialne kodowanie przetwarzanie prezentacja Odtwarzanie treci multimedialnych

Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka + 1

BUDOWA I WŁASNOŚCI JĄDER ATOMOWYCH Liceum Ogólnokształcące im. Gen. Mariusza Zaruskiego w Węgorzewie Waldemar Czapski informatyka + 2

Układ treści zajęć 1. Budowa jądra atomowego 2. Ładunek elektryczny jądra 3. Rozmiary jąder atomowych 4. Masa i gęstość jąder atomowych 5. Rodzaje jąder atomowych 6. Spektrometr masowy informatyka + 3

1. Budowa jądra atomowego Jądra atomowe (nazywane także nuklidami) zbudowane są z nukleonów. Wyróżniamy tylko dwa rodzaje nukleonów, są to protony i neutrony. Proton jest cząstką naładowaną elektrycznie, posiadającą ładunek elementarny dodatni e = 1, 602 10 -19 C Masa protonu wynosi - mp = 1, 673 10 -27 kg = 1, 00727 u u – jednostka masy atomowej u = 1, 66 10 -27 kg (u = 1/12 masy obojętnego atomu węgla 12 C). Neutron jest cząstką obojętną elektrycznie. Masa neutronu wynosi - mn = 1, 675 10 -27 kg = 1, 00866 u. Ogólnie oznaczenie jądra atomowego zapisujemy symbolicznie w sposób następujący: X – symbol chemiczny pierwiastka A – liczba masowa – informuje o liczbie nukleonów w jądrze (jest to suma ilości protonów i neutronów w danym jądrze) Z – liczba atomowa – informuje o liczbie protonów w jądrze N – liczba neutronów w jądrze – liczba ta jest równa różnicy A – Z informatyka + 4

Budowa jądra atomowego - cd Często w zapisie symbolicznym jądra pomija się liczbę neutronów N Przykładowe symbole jąder atomowych: jądro helu – posiada dwa protony i dwa neutrony jądro tlenu – posiada osiem protonów i osiem neutronów jądro azotu - posiada siedem protonów i siedem neutronów jądro uranu - posiada 92 protony i 146 neutronów informatyka + 5

2. Ładunek elektryczny jądra atomowego Ładunek każdego jądra jest dodatni i równy wielokrotności ładunku protonu Qj = +Z e jądro helu – Q = +2 e = 3, 204 · 10 -19 C jądro tlenu – Q = +8 e = 12, 816 · 10 -19 C jądro azotu – Q = +7 e = 11, 214 · 10 -19 C jądro uranu – Q = +92 e = 147, 384 · 10 -19 C informatyka + 6

3. Rozmiary jąder atomowych Wszystkie znane współcześnie metody wyznaczania rozmiarów jądra prowadzą do następującego wzoru empirycznego na promień jądra: gdzie A – liczba masowa, r 0 = 1, 2 10 -15 m = 1, 2 fm, 1 fm – femtometr (fermi) – jednostka długości stosowana w fizyce jądrowej 1 fm = 10 -15 m Jądro wodoru składa się tylko z jednego protonu tak więc A=1 rj = r 0 = 1, 2 fm r 0 możemy traktować jako promień protonu. informatyka + 7

Rozmiary jąder atomowych - cd Promień jądra uranu rj = 1, 2 fm wynosi 7, 44 fm Przyjmując, że jądro ma kształt kuli objętość jądra obliczamy ze wzoru Zatem objętość jądra jest proporcjonalna do liczby masowej pierwiastka. Z powyższych danych wynika, że średnica jądra atomowego jest około 20000 razy mniejsza od średnicy atomu Gdyby jądro powiększyć do rozmiarów monety, wówczas cały atom miałby rozmiar stadionu. Wnioskować można, iż atom w zdecydowanej większości jest pusty w środku. informatyka + 8

4. Masa i gęstość jąder atomowych Jedną z metod wyznaczania masy jąder atomowych jest metoda spektrometrii masowej. W metodzie tej masę jądra wyznacza się na przykład, badając odchylenia jąder o znanej prędkości w jednorodnym polu magnetycznym. Przyrządy służące do pomiaru mas jąder atomowych nazywamy spektrometrami masowymi. Znając masę oraz rozmiary jądra można obliczyć średnią gęstość materii jądrowej, która okazuje się niewyobrażalnie wielka. Gęstość substancji jądrowej wszystkich jąder jest taka sama i wynosi około ρ = 2, 8 · 1017 kg/m 3 Na podstawie doświadczenia Rutherforda i pomiarów mas jąder atomowych w spektrometrach masowych można stwierdzić, że około 99, 9% masy atomu zawarte jest w jądrze. informatyka + 9

5. Rodzaje jąder atomowych Wyróżniamy trzy podstawowe grupy jąder atomowych: a) izotopy – są to jądra posiadające taką samą liczbę atomową Z , ale różne liczby masowe A. Oznacza to, że izotopy są to jądra tego samego pierwiastka różniące się ilością neutronów. Dobrym przykładem izotopów są izotopy wodoru: prot deuter oznaczany też jako tryt oznaczany też jako b) izobary – są to jądra posiadające takie same liczby masowe, ale różne liczby atomowe; c) izotony – są to jądra posiadające taką samą liczbę neutronów przy różnej liczbie protonów. informatyka + 10

6. Spektrometr masowy Zasada działania spektrometru masowego źródło jonów E B B selektor prędkości B B informatyka + 11

Spektrometr masowy - cd Spektrometr GCMS (Trace 2000 / Automass III firmy Thermo. Quest) własność CBMi. M PAN Wysokorozdzielczy spektrometr mas Finnigan MAT 95 ze źródłem jonów EI/CI/FAB i analizatorem magnetycznym i elektrycznym. Własność CBMi. M PAN informatyka + 12