In chimica, un nucleo è il centro di carica positiva del atomo consiste in protoni e neutroni. È noto anche come "nucleo atomico". La parola "nucleo" deriva dalla parola latina nucleo, che è una forma della parola nux, che significa nut o kernel. Il termine fu coniato nel 1844 da Michael Faraday per descrivere il centro di un atomo. Le scienze coinvolte nello studio del nucleo, della sua composizione e caratteristiche sono chiamate fisica nucleare e chimica nucleare.
Protoni e neutroni sono tenuti insieme dal forte forza nucleare. Gli elettroni, sebbene attratti dal nucleo, si muovono così velocemente da cadere attorno ad esso o orbitarlo a distanza. La carica elettrica positiva del nucleo proviene dai protoni, mentre i neutroni non hanno carica elettrica netta. Quasi tutta la massa di un atomo è contenuta nel nucleo poiché i protoni e i neutroni hanno molta più massa degli elettroni. Il numero di protoni in un nucleo atomico definisce la sua identità come un atomo di un elemento specifico. Il numero di neutroni determina quale isotopo di un elemento è l'atomo.
Taglia
Il nucleo di un atomo è molto più piccolo del diametro complessivo dell'atomo perché gli elettroni possono essere distanti dal centro dell'atomo. Un atomo di idrogeno è 145.000 volte più grande del suo nucleo, mentre un atomo di uranio è circa 23.000 volte più grande del suo nucleo. Il nucleo di idrogeno è il nucleo più piccolo perché è costituito da un protone solitario. Sono 1,75 femtometri (1,75 x 10-15 m). L'atomo di uranio, al contrario, contiene molti protoni e neutroni. Il suo nucleo è di circa 15 femtometri.
Disposizione di protoni e neutroni
I protoni e i neutroni sono generalmente raffigurati come compattati insieme e distribuiti uniformemente in sfere. Tuttavia, questa è una semplificazione eccessiva della struttura attuale. Ogni nucleone (protone o neutrone) può occupare un certo livello di energia e una serie di posizioni. Mentre un nucleo può essere sferico, può anche essere a forma di pera, a forma di palla da rugby, a forma di disco o triassiale.
I protoni e i neutroni del nucleo sono barioni composti da particelle subatomiche più piccole, chiamato quark. La forza forte ha un raggio estremamente corto, quindi i protoni e i neutroni devono essere molto vicini l'uno all'altro per essere legati. L'attraente forza forte supera la repulsione naturale dei protoni con carica simile.
ipernucleo
Oltre ai protoni e ai neutroni, esiste un terzo tipo di barione chiamato iperone. Un iperone contiene almeno uno strano quark, mentre protoni e neutroni sono costituiti da quark up e down. Un nucleo che contiene protoni, neutroni e iperoni è chiamato ipernucleo. Questo tipo di nucleo atomico non è stato visto in natura ma si è formato in esperimenti di fisica.
Halo Nucleus
Un altro tipo di nucleo atomico è un nucleo di alone. Questo è un nucleo centrale che è circondato da un alone orbitante di protoni o neutroni. Un nucleo di alone ha un diametro molto più grande di un nucleo tipico. È anche molto più instabile di un nucleo normale. Un esempio di un nucleo di alone è stato osservato nel litio-11, che ha un nucleo costituito da 6 neutroni e 3 protoni, con un alone di 2 neutroni indipendenti. L'emivita del nucleo è di 8,6 millisecondi. È stato visto che diversi nuclidi hanno un nucleo di alone quando sono nello stato eccitato, ma non quando si trovano nello stato fondamentale.
fonti:
- M. Maggio (1994). "Risultati e direzioni recenti nella fisica ipernucleare e kaon". In un. Pascolini. PAN XIII: Particelle e nuclei. World Scientific. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
- W. Nörtershäuser, Nuclear Charge Radii of Be e the One-Neutron Halo Nucleus Be, Lettere di revisione fisica, 102: 6, 13 febbraio 2009,