מבנה גרעין האטום

גדלים במבנה האטום

מבנה האטום, כפי שהוא הצטייר לראשונה במודל הפלנטארי של רת'רפורד, מכיל במרכזו גרעין קטן מימדים. בגרעין קטן זה מרוכזת רוב המסה של האטום. הגרעין עצמו מורכב מקבוצת חלקיקים הנקראים נוקליאונים. קבוצת הנוקליאונים מכילה שני סוגי חלקיקים: פרוטונים וניוטרונים. הפרוטונים והניוטרונים דומים אחד לשני במסתם, אך הפרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי +e בעוד שהניוטרונים ניטראליים מבחינה חשמלית. מסביב לגרעין הקטן ובמרחק רב ממנו (יחסית לגודלו של הגרעין) חגים סביבו האלקטרונים שבאטום, כך כמו הפלנטות במערכת השמש המקיפות את השמש.

להלן טבלה עם ערכים מספריים עבור שלושת החלקיקים היסודיים המרכיבים את האטום:

החלקיק	רדיוס ([fm]=10-15[m])	מסה בק"ג	מסה בי"א*	מטען חשמלי
ניוטרון	~0.8751	~1.674928∙10-27	~1.008665	0
פרוטון	~0.8751	~1.672622∙10-27	~1.007276	+e
אלקטרון	~<0.003	~9.109384∙10-31	~0.00054858	-e

(*) יחידה אטומית (י"א) – זוהי יחידת מידה למסה אשר גודלה נקבע להיות החלק ה-12 של מהמסה של אטום פחמן-12.

מהטבלה שלעיל נובע, מה שכבר ציינו עוד קודם, ש-
1. רוב מסת האטום נמצאת בגרעין (לאלקטרון מסה של 1/1800 בקירוב מזה של פרוטון או ניוטרון)
2. האלקטרונים הם קטנים מאוד ביחס לגרעין (לאלקטרון גודל רדיוס אפסי)

בנוסף לכך, נציין גם שרדיוס הגרעין הוא בתחום של 1-10[fm] ושרדיוס האטום הוא גדול יותר מפי 10,000 מרדיוס הגרעין. כלומר, רוב פנים האטום הוא חלל ריק!

מבנה גרעין אטום של מימן לדוגמה

כדי לסבר את האוזן ביחס לגדלים הללו נביא לשם ההמחשה את הדוגמה הדמיונית הבאה. נניח שגרעין האטום מורכב מזוג משאיות שמשקלן הכולל הוא 9 טון החונות במקום חניה שרדיוסו 2.5 מטר בלב מרכז תל-אביב. במקרה זה נקבל שאת האלקטרון הסובב גרעין שכזה ניתן יהיה לדמות כרחפן קטן שמשקלו 5 ק"ג. רחפן זה יהיה מקיף את מרכז תל-אביב ממרחק רב במסלול מעגלי העובר דרך או בסמוך מאוד לישובים הבאים: בית יהושע, כפר סבא, אורנית, אודים, רמלה ולוד.

[לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - פיזיקה גרעינית | פיזיקה גרעינית - מבנה גרעין האטום : גדלים במבנה האטום | אופיו החשמלי של אטום | מספר אטומי | מספר מסה | איזוטופ | סיכום ]