Sve sa cime smo se do sada susreli na nasem
proputovanju kroz hemiju se vrtelo
oko stabilnosti elektrona i gde bi se oni radije
nasli u stabilnom omotacu.
I kao sve u zivotu, ako proucite atom malo
detaljnije, shvaticete da elektroni nisu jedina stvar
koja ima neku dinamiku u atomu.
Nego da i u jezgru postoje neke interakcije,
postoji neka nestabilnost, koja treba nekako da se razresi.
O tome cemo malo da
pricamo u ovom videu.
U stvari mehanizam tog procesa prevazilazi program
prve godine hemije, ali je dobro
makar znati da on postoji.
I jednog dana kad budemo ucili jaku nuklearnu silu
kvantnu fiziku i te stvari, onda mozemo poceti
da pricamo o tome zasto ovi protoni i neutroni,
i kvarkovi koji ih cine, imaju medjusobne
interakcije kakve imaju.
Za sada, hajde da bar pricamo o
razlicitim nacinima na koje jezgro moze da se raspadne.
Recimo da imam gomilu protona.
Nacrtacu nekoliko ovde.
Evo nekoliko protona, a nacrtacu i par neutrona.
Nacrtacu ih u nekoj neutralnoj boji.
Mozda, da vidim, neka sivkasta bi bila dobra.
I hajde da nacrtamo par neutrona ovde.
Koliko protona imam?
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
Nacrtacu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 neutrona.
I hajde da kazemo da je ovo jezgro naseg atoma.
I zapamtite - ovo je, je li, u prvom
videu koji sam napravio o atomu - jezgro; ako
biste trebali da nacrtate pravi atom - vrlo je tesko
nacrtati atom, posto nema definisane granice.
Elektron bi mogao da se nadje, je li, u bilo kom momentu
mogao bi biti bilo gde. Ako kazemo
OK, gde ce elektron
biti 90% vremena?
Recimo da je ovo je radijus, ili to je
precnik naseg atoma.
Naucili smo u prvom videu da jezgro zauzima
skoro nemerljivo mali deo zapremine ove
sfere gde ce se elektron naci 90% vremena.
I interesantna stvar koju smo tada naucili je da, eto, uglavnom
sve sto oko sebe vidimo, je vecinom samo prazan prostor.
Sve ovo je samo prazan prostor.
I samo hocu da ponovim, posto je ta izuzetno mala
tacka o kojoj smo ranije govorili,
iako je to samo veoma maleni deo zapremine
atoma - ona zapravo predstavlja skoro svu njegovu masu -
to je ono sto sam ovde zumirao.
Ovo nisu atomi, nisu elektroni.
Ovo je zumirano jezgro.
I tako, desava se da je nekad jezgro
pomalo nestabilno, i onda tezi da dostigne
stabilniju konfiguraciju.
Necemo se upustati u detalje o tome sta tacno
definise nestabilno jezgro i sve to.
Ali kad pricamo o nestabilnom jezgru,
ono ponekad emituje nesto sto se zove alfa-cestica,
ili se kaze da je ovo alfa-raspad.
Alfa raspad.
I jezgro emituje alfa cesticu,
sto zvuci jako fensi.
To je samo skup neutrona i protona.
Znaci alfa cestica je skup dva neutrona i dva protona.
Mozda ovi ovde, oni jednostavno nisu osecali da se bas uklapaju
dobro ovde... oni su ova grupa ovde.
I oni bivaju emitovani.
Napustaju jezgro.
Dakle, hajde da razmislimo sta se desi sa atomom kada
se ovako nesto dogodi.
Hajde da izaberemo nasumice neki element. Da kazemo
da je to element E.
I da kazemo da on ima p protona.
Ustvari, daj da ih nacrtam u boji mojih protona.
Ima p protona.
I ima maseni broj, sto je broj
protona plus broj neutrona.
I nacrtacemo neutrone sivom, je li?
I tako, kad dozivi alfa raspad, sta ce se
desiti sa elementom?
Pa, broj protona ce mu se smanjiti za dva.
Znaci, broj protona bice p minus 2.
A i broj neutrona ce se smanjiti za 2.
Znaci maseni broj ce se smanjiti za 4.
Znaci ovde gore imacemo p minus 2, plus nasi neutroni minus 2,
znaci imacemo minus 4.
Znaci masa ce se smanjiti za 4, i zapravo
ce se pretvoriti u novi element.
Zapamtite, elemente definise
broj protona.
U ovom alfa raspadu, kad gubite 2 neutrona i
2 protona, ali narocito protoni ce da vas pretvore
u novi element.
Pa ako ovo zovemo elementom 1, tako cu ga zvati,
sada cemo biti novi element , element 2.
I ako razmislite sta je stvoreno, emitujemo nesto
sto ima dva protona,
i ima dva neutrona.
Njegova masa bice masa dva protona
i dva neutrona.
I sta smo emitovali?
Emitovali smo nesto sto ima maseni broj 4.
Ako pogledate, sta ima 2 protona i 2 neutrona?
U stvari nemam
periodni sistem
zaboravio sam da ga postavim ovde.
Ali ne treba vam dugo da u periodnom sistemu nadjete
element koji ima 2 protona, i to je helijum.
On zaista ima maseni broj 4.
Znaci u stvari se emituje jezgro helijuma
pri alfa raspadu.
Ovo je zapravo jezgro helijuma.
jezgro helijuma
I posto je to jezgro helijuma, koje nema elektrone
da uravnoteze ta dva protona,
ovo je zapravo jon helijuma.
Znaci prakticno nema elektrone.
Ima 2 protona, i naelektrisanje mu je 2+.
Dakle alfa cestica je ustvari jon helijuma, dvostruko
pozitivno naelektrisan jon helijuma koje jezgro
spontano emituje, da bi dostiglo stabilnije stanje.
To je jedna vrsta raspada.
Hajde da istrazimo ostale.
Hajde da nacrtamo jos jedno jezgro ovde.
Nacrtacu nekoliko neutrona.
I nacrtacu nekoliko protona.
Nekad se desi da je neutronu neprijatno
sa samim sobom.
Gleda sta rade protoni iz dana u dan, i kaze
znate sta? Iz nekog
razloga, kad ze zagledam u svoje srce
osecam da bih u stvari trebao biti proton.
Kada bih bio proton, celo jezgro bi
bilo malko stabilnije.
I tako, da bi postao proton - setite se,
neutron ima neutralno naelektrisanje.
I sta on uradi - emituje elektron. Znam da sad
kazete - Sal, znas to je blesavo,
nisam ni znao/la da neutroni imaju
elektrone u sebi, i to.
I ja se slazem sa vama.
Jeste blesavo.
I jednog dana cemo uciti o svemu sto
postoji unutar jezgra. Za sada
hajde samo da kazemo da on moze
da emituje elektrone. Tako se ovde
emituje elektron.... emituje elektron
I to oznacavamo sa - grubo, njegova masa je nula.
Znamo da elektron zapravo nema masu nula,
ali ovde govorimo o masenom broju.
Ako je proton jedan, elektron je 1/1,836 deo toga.
Kada zaokruzimo kazemo
da mu je masa nula.
Masa mu nije zaista nula.
A naelektrisanje mu je minus 1. Atomski
broj mu je, mozemo reci da
mu je kao atomski broj minus 1.
Znaci emituje elektron.
Emisijom elektrona, umesto da bude neutralan
sada prelazi u proton.
Ovo se zove beta raspad.
Beta raspad.
A beta cestica je ustvari samo taj emitovani elektron.
Hajde da se vratimo slucaju naseg elementa.
Koji ima odredjen broj protona, i ima
odredjen broj neutrona.
Znaci imate protone i neutrone, i tako
znate maseni broj.
Kada element podlegne beta raspadu, sta se desi?
Da li se broj protona menja?
Naravno, imamo jedan vise proton nego ranije.
Jer nam se neutron pretvorio u proton.
Znaci sad imamo protone +1.
Da li nam se maseni broj promenio?
Da vidimo.
Neutroni su nam se smanjili za jedan
ali protoni su se povecali za jedan.
Tako da se maseni broj ne menja.
I dalje ce biti p plus N.
Znaci maseni broj ostaje isti, za razliku od
alfa raspada, ali se element ipak menja.
Promenio vam se broj protona.
Znaci i sada dobijate novi element,
pri beta raspadu.
Hajde da kazemo da imamo drugaciju situaciju.
Da kazemo da imamo situaciju gde jedan od protona
gleda neutrone i kaze - znate sta?
Gledam kako zive.
I bas mi se svidja.
Mislim da bih se bolje uklopio, i nasa zajednica
cestica u jezgru bi bila srecnija
kada bih i ja bio neutron.
Svi bismo bili u stabilnijem stanju.
I sta se desi, taj mali sto ne voli da je proton
ima sansu da emituje - i sad je ovo novi koncept
- pozitron, ne proton.
On emituje pozitron.
A sta je pozitron?
To je nesto sto ima identicnu masu
kao elektron.
Znaci, ima 1/1836 deo mase protona.
Ali mi pisemo nulu ovde, jer u jedinicama
masenog broja, to je skoro nula.
Ali on ima pozitivno naelektrisanje.
I to je malo zbunjujuce, posto se
i dalje pise "e" ovde.
Ja kad god vidim "e", ja mislim na elektron.
Ali ne, pise se "e" jer je to prakticno ista cestica,
ali koja umesto negativnog
ima pozitivno naelektrisanje.
To je pozitron.
pozitron
I sad vec postajemo pomalo egzoticni
sa tim raznim cesticama i stvarima kojih se doticemo.
Ali ovo se zaista desava.
I ako imate proton koji emituje ovu cesticu,
koja odnese prakticno sve pozitivno naelektrisanje sa sobom,
taj proton se pretvara u neutron.
I to se zove pozitronska emisija.
Obicno je lako shvatiti sta je pozitronska emisija,
jer se zove pozitronska emisija.
Pa ako krenemo od istog E, koji ima neki broj protona,
i neki broj neutrona
Kakav ce biti novi element?
Pa, izgubice proton, p minus 1.
Koji ce se pretvoriti u neutron.
Znaci p ce se smanjiti za jedan.
N ce se povecati za jedan.
Sto znaci da se masa celog atoma nece promeniti.
Bice p plus N.
Ali cemo i dalje dobiti novi element, je li tako?
Kada smo imali beta raspad, povecao
se broj protona. Tako da smo
otisli na desnu stranu periodnog sistema
ili smo povecali nasu... shvatate na sta mislim.
Kad imamo pozitronsku emisiju,
smanjuje nam se broj protona.
I ustvari to treba da napisem ovde
kod obe formule.
Znaci ovo je pozitronska emisija, i ostaje mi
jedan pozitron.
A kod beta raspada, ostaje mi jedan elektron.
Oni se pisu sasvim isto. Znate da je
ovo elektron, jer ima -1
naelektrisanje. Znate da je ovo
pozitron, jer ima + 1 naelektrisanje.
Imamo jos jednu vrstu raspada
za koju treba da znate.
Ali se pri njoj ne menja ni broj protona
ni neutrona u jezgru.
Pri njoj se samo oslobadja ogromna kolicina energije,
ili ponekad, visoko-energetski foton.
I to se zove gama raspad.
Gama raspad znaci da se ova ekipa
samo pregrupise.
Mozda se malo zbiju.
I time oslobode energiju u vidu elektromagnetnog
talasa vrlo velike talasne duzine. Sto je
u osnovi gama, mozete ga zvati ili gama cestica
ili gama zrak. Koji ima veoma veliku energiju.
Gama zraci su nesto u cijoj blizini
se ne zelite naci.
Velika je mogucnost da mogu mozda i da vas ubiju.
Sve sto smo presli, sto sam rekao je pomalo teoretski.
Hajde da uradimo neke zadatke i otkrijemo
o kom tipu raspada se radi.
Evo ovde imam 7-berilijum gde je sedam
njegov maseni broj.
I pretvoricu ga u 7-litijum.
Dakle, sta se ovde desilo?
Moj berilijum, moj maseni broj je ostao isti, ali
sam presao sa 4 protona na 3 protona.
Znaci smanjujem broj protona.
Moja ukupna masa se nije promenila.
Znaci definitivno nije u pitanju alfa raspad.
Alfa raspad je bio, znate, oslobadjate ceo
helijum iz jezgra.
Pa sta onda oslobadjam?
Ja tu kao oslobadjam jedno pozitivno naelek-
trisanje, ili oslobadjam pozitron.
I ustvari to imam
u ovoj formuli. Ovo je pozitron.
Znaci ova vrsta raspada 7-berilijuma u 7-litijum
je pozitronska emisija.
Vazi.
Hajde da vidimo sledeci zadatak.
Imamo uranijum-238 koji se raspada u torijum-234.
I vidimo da se maseni broj smanjuje za 4, minus 4,
i vidimo da se atomski broj smanjuje, ili
da se protoni smanjuju za 2.
Znaci mora da otpustate, prakticno, nesto sto
ima maseni broj 4, a atomski broj
dva, iliti helijum.
Znaci ovo je alfa raspad.
Znaci ovo ovde je alfa cestica.
I ovo je primer alfa raspada.
Sada verovatno kazete, cekaj Sal, ovde se
desava nesto cudno.
Jer ako smo presli sa 92 protona na 90 protona,
i dalje imamo 92 elektrona.
Zar sad ne bih imao/la minus 2 naelektrisanje?
Jos bolje, ovaj helijum koji otpustam, on nema
nikakve elektrone sa sobom.
To je samo jezgro helijuma. Zar onda
ono nema +2 naelektrisanje? I kad
biste to rekli, bili biste apsolutno u pravu.
Ali u stvarnosti cim se ovaj raspad desi, ovaj
torijum, nema razloga da zadrzi ova dva
elektrona, i tako ta dva elektrona nestanu
i torijum postaje ponovo neutralan.
A i ovaj helijum isto tako, veoma je brz. On jako
zeli dva elektrona da se stabilizuje,
pa je brz da ugrabi dva elektrona od onoga
na sta usput naleti, i tako postaje stabilan.
To mozete napisati na jedan od ta dva nacina.
Hajde da uradimo jos jedan.
Evo ovde imam jod.
Da vidimo sta se desava.
Masa mi se ne menja.
Znaci moraju mi se protoni pretvoriti u neutrone
ili neutroni u protone.
A ovde vidim da imam 53 protona, a
sada imam 54 protona.
Znaci morao se neutron pretvoriti u proton.
Neutron je morao preci u proton.
A nacin na koji neutron prelazi
u proton je oslobadjanjem elektrona.
I to vidimo u ovoj formuli ovde.
Oslobodjen je elektron.
I tako je ovo beta raspad.
Ovo je beta cestica.
I ovde je ista logika.
Sad cete vi - cekaj, presli smo sa 53 na 54 protona.
Sad kad imam proton viska, zar necu imati
pozitivno naelektrisanje ovde?
Pa, imali bi.
Ali veoma brzo ce ovaj - verovatno nece zgrabiti bas ove
elektrone ovde, toliko elektrona kruzi okolo - ali
zgrabice elektrone odnegde da bi
postao stabilan, i bice opet stabilan.
U pravu ste ako ste pomislili -
zar to nece biti jon bar neki kratak delic vremena?
Hajde da uradimo jos jedan zadatak.
Znaci imamo 222-radon - koji ima atomski broj 86 -
i prelazi u 218-polonijum, sa atomskim brojem 84.
I ovde imam interesantan komentar.
Polonijum je dobio ime po Poljskoj, zbog Marije Kiri,
ona - u to vreme Poljska, to je bilo krajem veka,
oko kraja 1800-ih, Poljska nije postojala kao
zasebna drzava.
Bila je podeljena izmedju Prusije, Rusije i Austrije.
I oni su hteli da stave ljudima do znanja da,
hej, znate, mi mislimo da smo mi jedan narod.
I onda su pronasli da kad, je li, se radon raspada
on formira ovaj element.
I nazvali su ga po svojoj otadzbini, po Poljskoj.
Tu privilegiju imate kad otkrijete novi element.
Bilo kako bilo, da se
vratimo problemu. I sta se desilo?
Masa atoma se smanjila za cetiri.
Atomski broj se smanjio za dva.
Znaci jos jednom, mora da smo emitovali cesticu helijuma.
Jezgro helijuma, nesto sto ima maseni broj
cetiri, a atomski broj dva.
I to je to.
Dakle ovo je alfa raspad.
Ovo mozemo zapisati kao
jezgro helijuma. Znaci nema elektrona.
Mogli bismo odmah reci da bi ovo bilo negativno
naelektrisano, ali tad gubi