Caracteristicile Generale ale Nucleului

I. Caracteristici generale ale nucleului atomic

I. 1. Structura nucleului

I. 1.1 Noţiuni introductive

Noţiunea de nucleu a fost introdusă de Rutherford în urma experimentelor de difuzie a particulelor α pe foiţe metalice subţiri efectuate de Geiger şi Marsden, colaboratorii săi apropiaţi, între anii 1906 şi 1912, la Universitatea din Manchuster. Pentru a explica deviaţia mare a unor particule, în contradicţie cu modelul atomic Thomson, singurul existent la acea vreme, Rutherford emite în anul 1911 ipoteza că atomul are un „nucleu” cu dimensiuni mult mai mici decât ale atomului în care se concentrează peste 99% din masa atomului (Fig. I.1). În jurul nucleului, gravitează electronii atomici (ca într-un sistem solar în miniatură).

Fig. I.1

Concluziile de mai sus au rezultat prin compararea secţiunii eficace diferenţiale teoretice

(1.1)

cu datele experimentale.

În expresia de mai sus,

m, p, ze reprezintă masa, impulsul şi, respectiv, sarcina particulelor α, iar Q – sarcina nucleului împrăştietor, θ – unghiul de împrăştiere.

S-a constatat că datele experimentale sunt în acord cu relaţia teoretică (1.1) dacă se consideră

Q = + Ze (sarcina nucleului) în care Z – numărul atomic al nucleului împrăştietor.

Concluzie: Numărul sarcinilor pozitive elementare ale nucleului este egal cu numărul de electroni → atom neutru din punct de vedere electric.

Fig. I.2: modele atomice: (a) Thomson; (b) Rutherford.

Pentru nucleul atomului de hidrogen , Z = 1.

Acest nucleu (primul din sistemul periodic şi cel mai simplu a fost numit de Rutherford „proton” (protos – primul în limba greacă)

Nucleele au în compoziţia lor Z protoni .

Informaţii suplimentare asupra structurii nucleelor s-au obţinut din determinarea experimentală a maselor atomice (spectrometrie de masă) care practic coincid cu masele nucleelor corespunzătoare.

Rezultate: 1) Masa unui nucleu Z >1 nu depinde de Z;

2) exista nuclee cu acelaşi Z dar cu mase diferite (izotopii);

3) (număr de masă). A- număr întreg

Din expresia (3) rezultă că oricare izotop ar putea fi format din A protoni. Cum, pentru Z ≠ 1, totdeauna A ≠ Z această ipoteză este falsă.

În concluzie, în nuclee trebuie să existe şi alte particule.