Types of Decay

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