Pripremio: Varga I štvan HEMIJSKO PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA [email protected]

 -raspad:

A X



A Z Z

 - raspad:   4 2

Y na primer

238 92

U

234 90

Th

Kad je u jezgru višak neutrona u odnosu na protone, neutron se transformiše u proton,uz emisiju elektrona i čestice antineutrina.

0 1

n

1 1

p



e

  : 

Z A X



Z A

 1

Y na primer

1 3

H

2 3

He



e

  : 

Kada je u jezgru višak protona u odnou na neutrone, proton se transformiše u neutron uz emisiju pozitrona i neutrina. 1 1

p

0 1   

Z A

X



Z



A

1

Y na primer

11

C

6 11 5   

Veštačka radioaktivnost

 Prilikom veštačke radioaktivnosti najčešće dolazi do emisije elektrona ili pozitrona da bi u novom jezgru nastao povoljan odnos protona i neutrona .

 Veštačka radioaktivnost otkrivena je 1934. godine. Brzo posle toga broj radioaktivnih atomskih vrsta sa postojećih 50 povećao se na današnjih oko 1000.

Fisija



Fisija

je nuklearni proces u kome se teško jezgro razdvaja ( cepa ) na dva manja jezgra.  Cepanje se vrši bombardovanjem uranovog jezgra neutronima .

  Za bombardovanje se koriste neutroni.

Primer fisije bombe.

spori je iskorišćen u izradi atomske

235

U

92  0 1

n

 141

Ba

56  92

Kr

36  3 n 0  200

MeV

U reakciji dolazi do oslobađanja

2-3 neutrona

i velike količine energije.

Nastali neutroni mogu izazvati i

izazivaju

cepanje novih jezgara i oslobađanje novih neutrona, usled čega dolazi do nekontrolisane

LANČANE REAKCIJE.

 Fisijom može nastati bilo koja kombinacija lakših jezgara, sve dok zbir protona i neutrona u novonastalim jezgrima ne prelazi broj u početnom jezgru .  Velika količina energije se može osloboditi u procesu fisije zato što zbir masa lakših jezgara (produkata) manji od mase jezgra koje se cepa u procesu fisije.  Za odvijanje lančane reakcije potrebno je obezbediti dovoljno veliku masu urana , kako bi se neutroni mogli sudarati s dovoljnim brojem jezgara.

 Ta masa, ispod koje se lančana reakcija ne može odvijati, naziva se

kritična masa

.

 Ako postignemo masu urana veću od kritične , dolaziće do lančane reakcije , koja traje 10 -6 (milioniti deo) sekunde.

 Iz jednog kilograma urana oslobađa se energija od nekoliko milijardi džula.

Fuzija

 Fuzija je nuklearni proces u kojem se  teže jezgro Pri tom spajanju jezgara. .

dva laka jezgra spajaju da bi se stvorilo jedno, nastaje jezgro čija je masa manja od zbira masa početnih  Da bi do šlo do takvog spajanja, potrebna je velika kinetička energija čestica, jer treba savladati odbojne sile između jezgara.

 (Na primer, za spajanje dva protona potrebno je uložiti 0,1 MeV energije , a to znači da je potrebno obezbediti vrlo visoku temperaturu 10-20 miliona  C ).

 Reakcije fuzije se odvijaju već milijardama godina u svemiru. Ove reakcije su izvori energije većine zvezda, pa tako i našeg Sunca.  Naučnici su uspjeli da proizvedu reakciju fuzije na Zemlji tek u poslednjih šezdesetak godina.

 Fuzija koja se odvija na zvezdama je sledeća: 1 1

H

 1 1

H

 1 2

D

1

e Energija

2 1 2

D

 3

He

 1 1

H

 2 3

He

2 3

He



Energija

 2 4

He

 2 1 1

H



Energija

Ove reakcije se odvijaju i na Suncu. Reakcije se odvijaju sve dok se ne stvori Fe, jezgro sa najvećom količinom vezane energije.

 Kada jezgro dostigne masu 60 , više se ne odvija fuzija na zvezdi, jer su uslovi energetski nepovoljni za proizvodnju jezgra veće mase.  Onda kada se većina jezgra neke zvezde pretvori u gvožđe, ona se približava kraju svog života.

  Eksplozija hidrogenske bombe je prva nuklearna fuzija koja je proizvedena na zemlji. Smatra se da je najlakše izazvati fuziju atoma deuterijuma i tricijuma: 1 2

D

 1 2

D

 2 3

He

 0 1

n



3, 2

MeV

3 1 1 2

D

 1 2

D



T

 1 2

D

 3 1

T

 2 4

He

 1 1

H

0 1

n



4

MeV



17, 6

MeV

 Ove reakcije teku nekontrolisano i veoma brzo. Ukoliko bi se reakcije fuzije mogle usporiti, imali bi mogućnost proizvodnje tzv. čiste, jeftine energije, jer deuterijuma u vodi ima 0,015 atomskih procenata.

 Danas se istražuje proces fuzije sa nadom da ćemo uskoro biti u prilici da kontrolišemo proces.

Defekt mase

  U procesu fisije i fuzije, deo nuklearne energija koja je bila akumulirana u jezgrima, prelazi u druge vidove energije.

Primećeno je da se u toku ovih procesa smanjuje masa, tj. da je masa produkata manja od mase reaktanata.

 Razlika mase, naziva se defekt mase i ona se u toku reakcije pretvara u energiju .

2 4

He

0, 0301

 Energija koja se oslobađa može da se izračuna iz Ajnštajnove relacije: 2

E m



E c

2

Albert Ajnštajn (1879 – 1955)

E

2

 Gubitak mase je merljiv samo kod onih reakcija kod kojih se izdvajaju izuzetno velike količine enrgije.

 Na primer, kod reakcije za 1 mol atoma : 3 1

T

 1 2

D

 2 4

He

 0 1

n

 17, 6

MeV m



E c

2 

m

  5

kg

  19  8   2 23