CHIMICA NUCLEARE Come è possibile che cariche dello stesso segno, i protoni, stiano confinate in un volume molto piccolo quale quello nucleare? Sperimentalmente si osserva che occorre spendere energia per scindere un nucleo nei sui nucleoni (protoni e neutroni) costituenti

Esiste una forza di attrazione che è 100 volte maggiore della forza di repulsione elettrostatica tra i protoni (e 1010 volte maggiore dell’attrazione eletrostatica tra il nucleo e l’elettrone dell’atomo di idrogeno) ed è detta forza forte.

DIFETTO DI MASSA I nucleoni quando fanno parte di un nucleo hanno massa minore di quella che possiedono quando sono liberi e in stato di quiete E = mc2 Esempio: 16O ha massa 15,994915 ed è costituito da 8 neutroni e 8 protoni. La somma delle masse di queste particelle fa: (8*1,008665 uma)+(8*1,007825)= 16,131925 uma 16,131925 uma - 15,994915 uma = 0,137010 uma

Difetto di massa si calcola: (numero di protoni Z* la massa del nuclide 1H + numero di neutroni N * la massa del neutrone) Se mi riferisco a una mole del nuclide, il difetto di massa è espresso in g/mol quindi ottengo 0,13701 g/mol L’energia liberata è uguale a: E = 0,13701*9,0*10-16 = 1,23*1013 J/mol che è una quantità di energia enorme (per esempio la combustione di una mole di metano libera 890 kJ SOLTANTO)

LA FUSIONE DI DUE NUCLEI E’ UN MODO PER OTTENERE ENERGIA! L’energia di legame media per nucleone: l’energia corrispondente al difetto di massa divisa per il numero di nucleoni. E’ indicata come El/A dove El sta per l’energia di legame del nucleo e A è il numero di massa (somma dei protoni e neutroni). LA FUSIONE DI DUE NUCLEI E’ UN MODO PER OTTENERE ENERGIA!

DISTRIBUZIONE NATURALE DI NUCLIDI STABILI Un nuclide stabile rimane inalterato nel tempo a causa di barriere di potenziale elevatissime che si oppongono ad ogni eventuale sua trasformazione. Ne esistono 260 di nuclidi stabili Il numero di neutroni è sempre uguale o maggiore rispetto al numero dei protoni, a parte 1H e 3He

DECADIMENTO RADIOATTIVO E’ un processo mediante il quale un nuclide, naturale o prodotto artificialmente, si trasforma spontaneamente in un altro. In questo processo si libera enegia sotto forma di calore e di radiazione elettromagnetica (raggi g), oltre a particelle di diverso tipo. La liberazione di questa energia e l’emissione di particelle da parte di nuclidi instabili è il fenomeno della radioattività n  p+ + b- p+  b+ (positrone) + n p+ + b+  n cattura elettronica

DECADIMENTO RADIOATTIVO La maggior parte dei nuclidi instabili (in particolare quelli con Z>81) decadono spontaneamente con emissione di particelle a e b-. Il decadimento radioattivo mediante cattura elettronica è presente in isotopi leggeri con Z<81. Il decadimento di particelle b+ e’ raro nei nuclidi naturali. Un nuclide che emette b+ per tornare neutro deve perdere un elettrone e si ha quindi il processo di annichilazione e la massa delle due particelle si trasforma in energia

FAMIGLIE RADIOATTIVE

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