בכימיה, גרעין הוא המרכז הטעון לטובה של אטום המורכב מ פרוטונים ו נויטרונים. זה ידוע גם בשם "הגרעין האטומי". המילה "גרעין" באה מהמילה הלטינית גרעין, שהיא צורה של המילה nuxשמשמעותו אגוז או גרעין. המונח נטבע בשנת 1844 על ידי מייקל פאראדיי כדי לתאר את מרכז האטום. המדעים המעורבים בחקר הגרעין, הרכבו ותכונותיו נקראים פיזיקה גרעינית וכימיה גרעינית.
הפרוטונים והנויטרונים מוחזקים יחד על ידי כוח גרעיני חזק. אלקטרונים, למרות שהם נמשכים לגרעין, נעים כל כך מהר שהם נופלים סביבו או מקיפים אותו במרחק. המטען החשמלי החיובי של הגרעין מגיע מהפרוטונים, בעוד שלניוטרונים אין מטען חשמלי נטו. כמעט כל המסה של האטום נמצאת בתוך הגרעין שכן לפרוטונים ולנויטרונים יש מסה הרבה יותר מאשר אלקטרונים. מספר הפרוטונים בגרעין אטומי מגדיר את זהותו כאטום של יסוד ספציפי. מספר הנויטרונים קובע איזה איזוטופ של יסוד האטום.
גודל
גרעין האטום קטן בהרבה מהקוטר הכללי של האטום מכיוון שהאלקטרונים יכולים להיות רחוקים ממרכז האטום. אטום מימן גדול פי 145,000 מהגרעין שלו, ואילו אטום האורניום גדול פי 23,000 מהגרעין שלו. גרעין המימן הוא הגרעין הקטן ביותר מכיוון שהוא מורכב מפרוטון בודד. גובהו 1.75 ס"מ
-15 M). לעומת זאת, אטום האורניום מכיל פרוטונים וניוטונים. הגרעין שלו הוא כ -15 פאנטומטר.סידור פרוטונים ונויטרונים
הפרוטונים והנויטרונים מתוארים בדרך כלל כקובצים זה לזה ומחולקים באופן שווה לספירות. עם זאת, מדובר בפישול יתר של המבנה בפועל. כל נוקלאון (פרוטון או נויטרון) יכול לתפוס רמת אנרגיה מסוימת ומגוון מיקומים. בעוד גרעין יכול להיות כדורי, הוא יכול להיות גם בצורת אגס, רוגבי בצורת כדור, בצורת דיסקוס או טריאקסיאלי.
הפרוטונים והנויטרונים של הגרעין הם בריונים המורכבים מהם חלקיקים תת-אטומיים קטנים יותר, קרא קווארקים. לכוח החזק יש טווח קצר ביותר, ולכן פרוטונים ונויטרונים חייבים להיות קרובים מאוד זה לזה כדי להיות כבולים. הכוח החזק האטרקטיבי מתגבר על הדחייה הטבעית של הפרוטונים הטעונים כמו.
היפ-גרעין
בנוסף לפרוטונים ולנויטרונים, יש סוג שלישי של בריון הנקרא היפרון. היפרון מכיל לפחות קווארק מוזר אחד, ואילו פרוטונים ונויטרונים מורכבים מקווארקים מעלה ומטה. גרעין המכיל פרוטונים, נויטרונים והיפרונים נקרא היפר-גרעין. גרעין אטומי זה לא נראה בטבע אך נוצר בניסויי פיסיקה.
Halo Nucleus
סוג אחר של גרעין אטומי הוא גרעין הילה. זהו גרעין ליבה שמוקף הילה מקיפה של פרוטונים או נויטרונים. גרעין הילה קוטר גדול בהרבה מגרעין טיפוסי. זה גם הרבה יותר לא יציב מגרעין רגיל. דוגמה לגרעין הילה נצפתה בליתיום -11, שיש בו ליבה המורכבת מ -6 נויטרונים ו -3 פרוטונים, עם הילה של 2 נויטרונים עצמאיים. אורך החיים של הגרעין הוא 8.6 אלפיות השנייה. נראה כי בכמה גרעינים יש גרעין הילה כאשר הם במצב נרגש, אך לא כאשר הם נמצאים במצב האדמה.
מקורות:
- M. מאי (1994). "תוצאות והוראות אחרונות בפיזיקה של יתר גרעין וקאון". ב. פסקוליני. PAN XIII: חלקיקים וגרעינים. עולם מדעי. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
- וו. נורטרשאוסר, רדידי המטען הגרעיני של Be והגרעין ההלו האחד-ניטרוני, מכתבי ביקורת גופנית, 102: 6, 13 בפברואר 2009,