Vad håller ihop kärnan?
Protonerna i en kärna är alla positiva, så de repellerar varandra. Men kärnan faller inte isär, eftersom den starka kärnkraften binder ihop protonerna och neutronerna. Den här kraften verkar över mycket korta avstånd och är mycket starkare än den elektriska repulsionen. Neutroner har ingen laddning, så de ger ingen extra repulsion, men de ger mer kärnkraft.
Därför spelar förhållandet mellan protoner och neutroner roll. I lätta grundämnen är de två talen nära varandra: 6 och 6 i kol-12, 7 och 7 i kväve-14. Tunga grundämnen har fler neutroner: järn-56 har 26 protoner och 30 neutroner.
Varför sönderfaller kärnor?
En kärna med ett obalanserat förhållande är instabil och sönderfaller med tiden.
| Sönderfall | Vad som händer i kärnan | Protoner | Neutroner | Masstal |
|---|---|---|---|---|
| β⁻ | En neutron blir en proton, och en elektron sänds ut | +1 | −1 | Oförändrat |
| β⁺ | En proton blir en neutron, och en positron sänds ut | −1 | +1 | Oförändrat |
| Protonemission | En proton lämnar kärnan | −1 | 0 | −1 |
| Neutronemission | En neutron lämnar kärnan | 0 | −1 | −1 |
Till exempel blir kol-14 kväve-14 genom β⁻-sönderfall. Halveringstiden är 5730 år, så kol-14 används för att bestämma åldern på gammalt trä och ben. Syre-15 blir kväve-15 genom β⁺-sönderfall.
Bygg din kärna i appen Nalukh chem
Lägg till protoner och neutroner och se på kartan om kärnan är stabil. Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Det är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
- Bygg kärnan med knapparna + och − i raderna Proton och Neutron på den nedre panelen. Simulatorn startar med kol-12. Du kan gå upp till 10 protoner och upp till 12 neutroner.
- Till vänster visas en bild av kärnan, grundämnets namn och masstalet. Om antalet protoner är 0 står det Ingen kärna.
- Läs etiketten under bilden: Stabil, β⁻-sönderfall, β⁺-sönderfall, Protonemission eller Neutronemission.
- Titta på nuklidkartan till höger. Den vågräta axeln N är antalet neutroner, och den lodräta axeln Z är antalet protoner. Mörkblå rutor är stabila kärnor, och de andra färgerna visar typen av sönderfall. Den orange ramen markerar din kärna.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Simulatorn visar inte sönderfall av sig självt, så gör det för hand. Ställ in 6 protoner och 8 neutroner: det är kol-14, β⁻-sönderfall. Ta bort en neutron och lägg till en proton. Du får kväve-14, och etiketten ändras till Stabil.
- Ställ in 6 protoner och 5 neutroner: det är kol-11, β⁺-sönderfall. Ta bort en proton och lägg till en neutron. Du får bor-11, och etiketten ändras till Stabil.
- Räkna de mörkblå rutorna på kartan. De 10 första grundämnena har 20 stabila kärnor.
- Är en kärna med lika många protoner och neutroner alltid stabil? Ställ in 4 protoner och 4 neutroner för att kontrollera. Beryllium-8 är instabil.
