Tota forma de matèria que existeix a l'univers prové de la combinació de 103

àtoms diferents. El 99% de la matèria de tot l'univers està formada per àtoms

d'hidrogen. L'1% restant el constitueixen els 102 elements restants.

En tots els àtoms trobem:

Càrrega

umes

kg

Nucli

Protons

+1,66·10-19 C

1,0071

1,6724·10-27

Neutrons

-

1,0085

1,6747·10-27

Escorça

Electrons

-1,66·10-19 C

0,0005485

9,018·10-31

Massa

FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat

• Nombre atòmic : Nombre de protons que té un àtom. S’indica per Z.

• Nombre màssic : Nombre de protons i neutrons que hi ha dins del nucli d’un

àtom. S’indica per A.

Així doncs per a identificar els àtoms usarem el següent esquema: XA

Z

on X representa el símbol de l'àtom.

Per exemple:

- L’hidrogen té un protó en el nucli i cap neutró. Segons la configuració anterior

s’escriurà com:

H1

1El carboni té 6 protons i 6 neutrons en el nucli. Segons la configuració anterior

s’escriurà com:

C12

6

FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat

• Isòtop : Àtom que presenta un nombre de neutrons diferent al normalitzat.

• Tots els àtoms d’un mateix element tenen el mateix nombre de protons.

• El nombre de neutrons pot diferir per als àtoms del mateix element. Aleshores

parlarem d’isòtops.

EXEMPLE

H11Àtom d’hidrogen amb un protó i cap neutró al nucli. És el

normalitzat

H2

1

Àtom amb un protó i un neutró al nucli. Aquest àtom és un

isòtop del primer.

H3

1

Àtom amb un protó i dos neutrons al nucli. Aquest àtom és

un isòtop del primer.

DEUTERI

TRITI

• El nombre d’electrons i el nombre de protons és igual en la majoria d’àtoms

ja que aquests són neutres.

FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat

Dimensions del nucli atòmic

mAr 315 ·10·2,1

La mida del nucli atòmic depèn del nombre màssic A i ve donada per:

I podem deduir que la densitat del nucli és NUCLI = 1,30·1044 partícules·m-3

( 1014 vegades la densitat de l’aigua)

FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat

mp ~ mn i mp ~ 1.800·me massa d’un àtom concentrada en el nucli.

mp = massa del protó ; mn = massa del neutró ; me = massa de l’electó

1. La interacció forta és independent

de la càrrega, és a dir actua entre

protons i neutrons sense tenir en

compta la càrrega.

2. La interacció forta és de curt abast

(d 2·10-15 m).

3. A distàncies molt curtes és superior

a qualsevol altre força

FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat

Forces nuclears

Força nuclear forta Força nuclear dèbil

Responsable de la unió de patícules

que formen els neutrons i d’altres no

sotmeses a l’acció de la força nuclear

forta.

Força que supera la repulsió elèctrica

entre protons i manté units els

nucleons i estable el nucli

1. És de molt curt abast. A

distàncies superios a 10-17 m és

nul·la

2. A distàncies molt curtes és

superior a la força gravitatòria, i

inferior a altres interaccions

Energia associada a una partícula

- Energia cinètica d’una partícula: Associada al moviment.

- Energia potencial d’una partícula: Associada a l’altura.

- Energia Interna d’un sistema macroscòpic: Associada al moviment (de

vibració en els sòlids, a la velocitat en els gàsos) de les partícules que el

cosntitueixen. La forma de mesurar indirectament aquesta energia és a

través de la temperatura.

- Energia en forma de massa. Associada a la quantitat de matèria. La relació

massa-energia ens ve donada per l’equació d’Einstein. 2c·mE

FÍSICA NUCLEAR Física 2n Batxillerat

Energia d’enllaç

Energia d’enllaç d’un nucli és l’energia alliberada quan s’uneixen els seus

nucleons per a formar el nucli

mp = massa del protó

mn = massa del neutró

MN = massa del nucli

Energia d’enllaç d’un nucleó és el quocient entre l’energia d’enllaç i el nombre

màssic

A major energia d’enllaç per nucleó, major estabilitat del nucli

(valor mitjà ≈ 8,3 MeV)

Li-7 protó neutró

Massa (uma) 7,0160 1,0071 1,0085

Les masses dels reactius i dels productes no és igual. pr mm

umesm 0393,00160,70553,7 Hi ha una pèrdua de massa de

0,0393 umes

0553,7)0085,1·(4)0071,1·(3 reactiusm

Considerem un nucli de Liti-7. La reacció que expressa la seva formació a partir de

les partícules fonamentals és:

Lin4p3 73

10

11

Tenint en compte que les seves masses de les partícules són:

Exemple

Jsmuma

kgumescmE

1210·9068,5

2)

1·

810·3(·

1

2710·67,1

·0393,02

Diagrama de Wapstra

Aquest diagrama permet representar gràficament l’energia que es desprèn quan

es forma un nucli atòmic a partir de les partícules fonamentals que les formen.

nucleóMev

nucleonsE

MeVJ

MeVJE

Jsmuma

kgumesE

cmmmcmcmcmE

ELinp

LinpLinp

2739,57

)(

9174,3610·6,1

1·10·9068,5)(

10·9068,5)·10·3·(1

10·67,1·0393,0)(

·43··4·3)(

)(43

13

12

1221827

2222

7

3

1

0

1

1

73

73