IL NUCLEO

1. Parte centrale dell’atomo, costituita da neutroni e protoni IL NUCLEO

2. Dimensioni atomo: 10-10m Dimensioni nucleo: 10-15m IL NUCLEO

3. Nonostante le sue dimensioni, nel nucleo è concentrata la maggior parte della massa dell’atomo (circa il 99,98%) IL NUCLEO

4. Costituenti del nucleo NEUTRONI PROTONI Sono chiamati collettivamente NUCLEONI IL NUCLEO

5. NUMERO ATOMICO Z Numero di protoni nel nucleo NUMERO DI MASSA A Numero di nucleoni nel nucleo NUMERO DI NEUTRONI N IL NUCLEO

6. X IL NUCLEO Numero di massa A Simbolo chimico dell’elemento Z Numero atomico

7. Le proprietà chimiche degli elementi dipendono sostanzialmente dal numero atomico IL NUCLEO

8. I nuclei con lo stesso numero atomico si dicono ISOTOPI IL NUCLEO

9. I nuclei con lo stesso numero di massa si dicono ISOBARI IL NUCLEO

10. I nuclei con lo stesso numero di neutroni si dicono ISOTONI IL NUCLEO

11. John Joseph Thompson Scopre l’elettrone e formula il primo modello dell’atomo IL NUCLEO

12. Ernest Rutherford: Scopre il nucleo IL NUCLEO

13. Rutherford bombarda una sottile lamina d’oro con delle particelle alpha, nuclei di Elio emessi ad alta energia da alcuni elementi radioattivi IL NUCLEO

14. Nel modello di Thompson il nucleo è troppo poco denso per poter fare da barriera alle particelle alpha IL NUCLEO

15. Schema dell’esperienza di Rutherford IL NUCLEO

16. Il fatto che le particelle vengano deviate anche a grandi angoli, o perfino respinte, indica che l’atomo ha una parte centrale molto piccola e densa IL NUCLEO

17. LEGAME NUCLEARE FORZA FORTE E’ la forza che si esercita tra i quark di cui sono costituiti i nucleoni IL NUCLEO

18. CARICA DI COLORE La forza forte si esercita tra particelle dotate di “carica di colore” tra i fermioni: i quark tra i bosoni: i gluoni Tutte le altre particelle non risentono della forza forte IL NUCLEO

19. CARICA DI COLORE Le cariche di colore sono di tre tipi ROSSO, VERDE, BLU Con i loro opposti ANTIROSSO, ANTIVERDE, ANTIBLU IL NUCLEO

20. CARICA DI COLORE I quark possono formare combinazioni stabili solo se l’insieme delle tre cariche di colore dà il bianco: ROSSO+VERDE+BLU=BIANCO ROSSO+ANTIROSSO=BIANCO …………. IL NUCLEO

21. CARICA DI COLORE I nucleoni sono formati da tre quark, uno per ciascun colore I mesoni sono formati da due quark di colore opposto e hanno vita breve IL NUCLEO

22. RAGGIO D’AZIONE La forza forte è una forza molto intensa ma con un raggio d’azione brevissimo. Non ha effetti su scale superiori a quelle del nucleo IL NUCLEO

23. FORZA FORTE A distanze minori di 10-15m Repulsiva A distanze di circa 10-15m Attrattiva A distanze superiori Pressoché nulla IL NUCLEO

24. IL NUCLEO n p n p n p 10-15 m

25. Anche le forze interatomiche hanno le stesse caratteristiche IL NUCLEO

26. Le dimensioni del nucleo sono determinate dal raggio d’azione della forza forte IL NUCLEO

27. Ogni nucleone si riserva un volume di raggio 10-15m circa Se i nucleoni fossero più lontani non ci sarebbe legame Se fossero più vicini si respingerebbero IL NUCLEO

28. Un nucleo con 8 volte più nucleoni ha un volume 8 volte maggiore e un raggio 2 volte maggiore IL NUCLEO

29. Ovvero V ÷ A r ÷ A1/3 IL NUCLEO

30. Due protoni vicini Si attraggono per effetto della forza forte Si respingono per effetto della forza elettromagnetica (cariche uguali si respingono) IL NUCLEO

31. Il complesso non può dare una struttura stabile: perché possa formarsi un nucleo un protone deve diventare neutrone IL NUCLEO p p

32. Un nucleo di soli neutroni non è stabile perché il neutrone non legato a protoni ha una vita media di circa 15 minuti n → p + e- + νe IL NUCLEO

33. In generale un nucleo, per essere stabile, deve contenere SIA NEUTRONI CHE PROTONI I nuclei LEGGERI in genere contengono tanti neutroni quanti protoni IL NUCLEO

34. All’aumentare del numero di massa la proporzione N/Z aumenta, cioè sono richiesti sempre più neutroni per la stabilità IL NUCLEO

35. All’aumentare del numero di massa la proporzione N/Z aumenta, cioè sono richiesti sempre più neutroni per la stabilità IL NUCLEO

36. La forza forte, che lega i nucleoni, è a breve raggio: nei nuclei di grandi dimensioni i suoi effetti non si risentono in tutto il nucleo la forza elettromagnetica, repulsiva, è a lungo raggio, quindi i suoi effetti si risentono ovunque IL NUCLEO

37. IL NUCLEO p n n n p p p n n p n n n p p p

38. L’effetto “collante” dei neutroni è quindi ridotto nei nuclei di grande dimensioni Serve un maggior numero di neutroni per la stabilità IL NUCLEO

39. IL NUCLEO n p n n n p p n p n n n p n p p n n n p

40. ENERGIA DI LEGAME Energia che serve per strappare un nucleone dal nucleo Si misura in MeV IL NUCLEO

41. IL NUCLEO

42. ENERGIA DI LEGAME MAGGIORE ENERGIA DI LEGAME = NUCLEO PIU’ STABILE IL NUCLEO

43. Si può pensare a un nucleone come ad una pallina dentro a una buca: l’altezza della buca corrisponde all’energia necessaria per uscirne IL NUCLEO Eb

44. L’energia di legame cresce al crescere di A fino al ferro Oltre il ferro decresce al crescere di A IL NUCLEO

45. DI CONSEGUENZA I nuclei leggeri hanno un guadagno energetico aumentando il loro numero di massa (FUSIONE) I nuclei pesanti hanno un vantaggio riducendo il loro numero di massa (FISSIONE) IL NUCLEO

46. La stabilità dei nuclei rispecchia la loro abbondanza nell’universo IL NUCLEO

47. Per comprendere tutto ciò bisogna tener presente che: Le forze attrattive aumentano l’energia di legame Le forze repulsive la diminuiscono La forza forte (attrattiva) è a breve raggio La forza elettrica (repulsiva) è a lungo raggio IL NUCLEO

48. In un nucleo piccolo più nucleoni si inseriscono più forte diventa il legame IL NUCLEO p n p p n n n p

49. In un nucleo grande i nucleoni non riescono più ad attrarsi tutti reciprocamente IL NUCLEO p n n p p n n p p n n p n n p p n n n

50. Così l’aggiunta di nuovi nucleoni non fa aumentare l’energia di legame, anzi questa diminuisce a causa della repulsione elettrica IL NUCLEO p n n p p n n p p n n p n n p p n n n