19.3
הגרעין מכיל את רוב המסה של האטום והוא זעיר בהשוואה לאטום כולו. צפיפות הגרעין הממוצעת גדולה פי תשעה טריליון מצפיפות אוסמיום:היסוד הצפוף ביותר! כדור הארץ היה קטן פי 30, 000 לו הייתה לו צפיפות של גרעין.
למה לגרעין יש צפיפות כה גבוהה? הנוקלאונים צמודים זה לזה על ידי כוח גרעיני קצר טווח וחזק. האיזון בין דחיות פרוטון-פרוטון ומשיכות נוקלאון-נוקלאון קובעת את היציבות של הגרעין.
כשדחיות פרוטון-פרוטון עולות על כוחות המשיכה של הגרעין, הגרעין מתפרק. שרטוט נוקלידים לפי מספר הפרוטונים והניטרונים מראה שהגרעינים היציבים מאכלסים את האזור המרכזי, המסומן בכחול, הנקרא הרצועה או עמק היציבות. נוקלידים קלים יותר עם יחסי ניטרון לפרוטון של 1, כמו פחמן-12, נהנים מיציבות רבה.
כשהמספר האטומי עולה מעל 20, יותר ניטרונים נדרשים לשם איזון הנגד של דחיות פרוטון-פרוטון. ניטרונים נמשכים זה לזה בכוחות גרעיניים, ולא מתקיימות ביניהם אינטראקציות דחייה. לכן, עלייה במספר הניוטרונים מחזקת את הכוח הגרעיני באופן משמעותי.
לכל הנוקלידים היציבים הכבדים יותר יש יחסי ניוטרון לפרוטון של יותר מ-1. רדיונוקלידים עם יחסי ניטרון לפרוטון גבוהים יותר עוברים באופן טיפוסי התפוררות ביתא-מינוס, הממירה ניטרון לפרוטון. לכן, יחס ניטרון לפרוטון קטן כדי ליצור נוקליד צאצא הקרוב יותר לרצועת היציבות בתרשים.
רדיונוקלידים עם יחסי ניטרון לפרוטון נמוכים יותר פולטים פוזיטרונים או עוברים לכידת אלקטרונים כדי להמיר פרוטונים לניטרונים, וכך להתקרב לרצועת היציבות. מעניין לציין שכמו שזוגות אלקטרונים מאכלסים אורביטלים בזוגות, זיווגי פרוטון-פרוטון וניטרון-ניטרון נצפים בגרעין. כשמספרי הפרוטונים והניוטרונים זוגיים, גרעינים הם יציבים ביותר, כיוון שהזיווג אפשרי בכל הגרעינים.
רק חמישה נוקלידים עם מספר אי זוגי של ניטרונים ושל פרוטונים הם יציבים. גרעינים עם מספרים מסוימים של פרוטונים או ניטרונים הם יציבים יותר מהצפוי, ולכן המספרים האלה נקראים מספרי קסם"גרעינים עם מספרי קסם הן של פרוטונים והן של ניטרונים נקראים קסם כפול"כל הגרעינים בעלי מספרים אטומיים גבוהים מ-82 הם רדיואקטיביים. אך לביסמות-209 בעל המספר האטומי של 83 יש מחצית חיים ארוכה באופן יוצא דופן בין הרדיונוקלידים.
יחסית לרדיונוקליד הרחוק מרצועת היציבות, שרשרת ההתפוררות שלו היא סדרת תהליכי ההתפוררות שבאמצעותה הוא הופך בסופו של דבר לנוקליד יציב.
פרוטונים ונויטרונים, הנקראים ביחד נוקליאונים, הארוזים היטב בגרעין. עם רדיוס של כ-10−15מטרים, גרעין קטן למדי בהשוואה לרדיוס של האטום כולו, שהוא כ-10−10…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.