SAZNANJA O MATERIJI OD STAROG DO XIX VEKA

U najstarija vremena, čovek je svoja poimanja sveta iskazivao mitovima.

MIT (mitos) reč, priča, kazivanje (grč.); MITOLOGIJA od

, priča i (logos), reč, učenje.Mitovi - bajkom, pričom ili pesmom izražene prednaučne predstave o

nastanku sveta, živih bića i pojava.

Danas se reč mit upotrebljava u prenosnom značenju i označava nedokazano

mišljenje ili samovoljnu sliku o nečemu (mitovi o superiornosti rasa i naroda, mit

o Napoleonu).

Po verovanju ranih Grka, prvo biće bilo je HAOS ( prazan neizmeran prostor

koji je bio pre svih stvari).

Po istim verovanjima iz HAOSA su nastali:

- EREB (tama) i NIKTE (noć)

- ETER (svetlo) i HEMERA (dan)

- GEJA (gea, zemlja), TARTAR (podzemlje) i EROS (ljubav).Vasionom i čovekom u njoj upravljala su moćna bića – BOGOVI, a

sve što postoji shvatano je kao NESAZNATLJIVO

Kraj VII i početak VI veka p.n.e: početak razvoja FILOZOFIJE

ljubav prema mudrosti, od: , (filos, fila) - prijatelj, prijateljstvo,

ljubav; i (sofia) - mudrost.

Ovaj period i ovaj deo sveta mogu se smatrati mestom i vremenom

gde je rodjena NAUKA.

Razlozi i objašnjenja:

- Grčka, i posebno ostrva u Egejskom moru bili su na RASKRŠĆU

CIVILIZACIJA

- usvojen je prethodno osmišljeni feničanski alfabet znanje je postalo

dostupno velikom broju ljudi

- nije postojala centralizacija vlasti

KOSMOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJE- period izmedju VI i IV veka p.n.e., u kome je iz pojma NESAZNATLJIVOG HAOSA

stvoren pojam KOSMOSA.

Vasiona se odlikuje unutrašnjim redom i zato je saznatljiva.

U prirodi postoje pravilnosti, i mogu se otkriti pravila kojima se vasiona pokorava

i koja omogućavaju otkrivanje načina na koji priroda funkcioniše.

Ovakva predstava o sredjenoj vasioni dobila je naziv KOSMOS - red,

svemir.

Tales iz Mileta, VI p.n.e.: “Nešto ne može nastati iz ništa” - →

materijalistički pristup

Heraklit iz Efesa, 540 – 480 p.n.e. → “Ja sam proučio samoga sebe”

Neprekidna promena, kretanje, je bit svega. Svetom vlada sveopšta

zakonitost →

Pitagorejci, kraj VI i V vek p.n.e. – sekta sa strogom disciplinom i obavezom

da intelektualno žive. Bavili su se matematikom, muzikom i astronomijom.

Broj i brojni odnosi su bit svega.

U razlikovanju broja (pojam) od stvari (pojava) nalaze se koreni idealizma.

ATOMISTI, V i IV v p.n.e.- Leukip, koji je bio učitelj DEMOKRITU.

- Demokrit (460-370 p.n.e): “Više bih voleo da nadjem jednu jedinu uzročnu

vezu, nego da dobijem persijsko kraljevstvo”.

Atomisti su razmatrali problem beskonačne deljivosti što je dovelo do pojma

atoma (atomos, nedeljiv).

Demokrit: “Ne postoji ništa drugo, osim atoma i praznine.” Ovim su uvedeni

osnovni filozofski pojmovi nebića (prazno) i bića (puno, atomi).

“Nasmejani filozof”

Cilj života je sreća koju daju

uravnoteženost, duhovno spokojstvo i

vedrina, siromaštvo u demokratiji je

poželjnije od bogatstva u tiraniji.

Po zakonima prirodne nužde, mase atoma se kreću, sastaju,

sukobljavaju i razilaze u beskrajnom svemirskom prostoru; povremeno

nastaju atomski vrtlozi koji onda očvršćavaju, i tako nastaju planete.

Smatrao je da je opažanje fizički i mehanički proces; a da su mišljenje i

osećanje svojstva materije.

Demokrit je izgradio prvu materijalističku gnoseologiju (gnoseologija -

nauka o spoznaji).

Univerzalni mislilac – 73 napisane knjige ali samo 299 sačuvanih

fragmenata i 352 svedočanstva. Ogroman raspon interesa: pisao je o

problemima spoznaje, etike, filologije, kulture, vaspitanja, prava, države,

organske prirode, fizike, matematike, tehnike.

Razlika izmedju mitskog i naučnog poimanja pojave:

GALAKSIJA

- Grčka mitologija: mlečni put je mleko boginje Here

- pleme Kung Bušmana: mlečni put je kičma velike životinje unutar koje

svet živi

- Demokrit: “mlečni pit čine zvezde koje se ne mogu videti golim okom”.

- današnje shvatanje: galaksije su veliki skupovi zvezda, medjuzvezdanog

gasa i prašine koji se prostiru sve do granica astronomskog opažanja.ANTROPOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJE

Sredina V v. P.n.e – prelazi se na razmatranje pitanja vezanih za čoveka.

Sokrat (469 -399 pre n.e.)

“Spoznaj samog sebe” najbolji su oni koji ZNAJU.

Osudjen je na smrt “jer ne veruje u bogove u koje veruje država i kvari

mlade”.

ONTOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJEontologija - nauka o bićuPlaton (427 -347 pre n.e.) ideje su večna i nepromenljiva bit svega.

Osnovao svoju filozofsku školu u Akademovom vrtu odavde potiče naziv

AkademijaAristotel (384-322 p.n.e.) Platonov učenik; učitelj Aleksandra

Makedonskog Velikog. Po povratku u Atinu, osnovao je svoju školu u vežbalištu

( - gimnazion - veţbalište, odavde potiče naziv gimnazija).

Mnogi ga smatraju najuspešnijim univerzalnim misliocem svih vremena.

Osnovao je logiku, dao doprinose razvoju: zoologije, botanike,

mineralogije, astronomije, gramatike, retorike, psihologije…

Ali, Aristotel je potpuno potisnuo atomističku koncepciju. Njegovo

shvatanje materije svodi se na tvrdnju da je sve sastavljeno iz četiri

elementa - vazduha, vode, vatre i zemlje.

Zašto?

U osnovi, odgovori se nalaze u Platonovom i Aristotelovom shvatanju društva.

***************************************************

Izvršio odlučujući uticaj na zapadnu civilizaciju sve do kraja XVII veka.

“Aristotelizam” – odbacivanje materijalističke filozofije.

U periodu od Aristotela do XVI veka, jedini izvor znanja o MATERIJI bili su

ALHEMIČARI.

Alhemičari su sledili starogrčku zamisao o prirodi koja teži savršenstvu. → Bili

su opsednuti pretvaranjem drugih supstancija u zlato, traženjem eliksira večne

mladosti kao i kamena mudrosti.

Njihovi postupci prožeti su misticizmom. Svojim radom proizveli su dosta konfuzuje,

ali su ipak doprineli sveukupnom razvoju ponovnim uvodjenjem eksperimenata i

razvojem nekih eksperimentalnih postupaka (destilacija).

Nastavak učenja o biti materije, kosmosu, gravitaciji, prirodi gasova vezan je

tek za Isaka Njutna, Roberta Bojla (XVII vek), Rudjera Boškovića (XVIII vek).

Robert Bojl : “jedan element sastoji od prostih Tela, koja nisu sastavljena od

bilo kakvih drugih Tela; od tih Tela su napravljena složena Tela, i na njih se

razlažu”. Ovaj opis odgovara današenjem poimanju elementa, u kome je

pojam Tela zamenjen pojmom Atom. Ali, bilo je potrebno još 100 godina da

bi se razumeli zakoni koji se tiču masa supstanci koje ulaze u medjusobnu

reakciju.

DALTONOV ATOMSKI MODEL

Nastao je čitavih 2300 godina posle DEMOKRITA!

Polazna znanja – zakoni o: održanju mase; stalnom (utvrdjenom) sastavui umnoženim odnosima.

Zakon o održanju mase masa supstance ne menja setokom hemijske reakcije. Može se menjati brojsupstanci i njihove osobine, ali ukupna količina materijene.

180 g glukoze + 192 g O2 264 g CO2 + 108 g H2O372 g pre 372 g posle

Opšteprimećeno iskustvo:“Na osnovu svih hemičarskih iskustava, može setvrditi da materija ne može biti stvorena ili uništena”.

Zakon stalnog sastava bez obzira kako je nastalo,odredjeno hemijsko jedinjenje je sastavljeno uvek odistih elemenata u istom medjusobnom odnosu masa.

Primer: CaCO3

20 g CaCO3 1 g CaCO3 %ima: 8 g Ca 0.4 g Ca 40% Ca

2.4 g C 0.12 g C 12% C9.6 g O 0.48 g O 48% O

Zakon umnoženih odnosa Jonh Dalton akoelementi A i B reaguju stvarajući 2 različita jedinjenja,različite mase supstance B koje reaguju sa istom masomsupstance A mogu biti izražene kao odnos malih celihbrojeva.

Primer: 2 jedinjenja nastala od C i O:

oksid ugljenika (I) oksid ugljenika (II)g O/100 g 57.1 72.7g C/100 g 42.9 27.3g O/ g C 57.1/42.9 = 1.33 72.7/27.3 = 2.66

g O/g C u jedinjenju II (CO2) = 2g O/g C u jedinjenju I (CO) 1

Jedinjenje II sadrži 2 puta više kiseonika na istu masu ugljenika u odnosu na jedinjenje I.

DALTONOVA ATOMSKA TEORIJAJohn Dalton, bez formalnog obrazovanja; matematiku počeo da uči u 12. godini. Bavio

se gasovima (zakon), matematikom, meteorologijom i problemom slepila za boje

daltonizam.

Daltonova atomska teorija ima 4 postulata:

1. Sva materija sastoji se od atoma, sićušnih nedeljivih čestica jednog

elementa koje ne mogu biti stvorene niti uništene ( preuzeto od

Demokritovih večnih, neuništivih atoma i u saglasnosti je sa Lavoisier-

ovim zakonom održanja mase). Danas znamo da se atomi mogu deliti

na subatomske čestice.

2. Atomi jednog elementa ne mogu se pretvoriti u atome drugog elementa.

U hemijskoj reakciji, jedinjenje se može podeliti na atome od kojih je

nastalo; od istih atoma može nastati drugo jedinjenje. ( ova tvrdnja

nastala je nasuprot alhemičarima i magičnoj transformaciji elemenata).

Danas znamo da se atom jednog elementa može pretvoriti u atom

drugog elementa, ali isključivo u nuklearnim reakcijama, dok se to nikada

ne dogadja u hemijskim reakcijama.

3. Atomi jednog elementa imaju identične mase i ostale osobine, i ove

osobine se razlikuju od osobina atoma drugih elemenata ( danas

znamo da izotopi imaju različite mase). Ovaj postulat je originalno

Daltonova ideja.

4. Jedinjenja nastaju kombinovanjem atoma različitih elemenata u

specifičnim odnosima. Ovo je Daltonov zaključak, proistekao direktno

iz zapažanja o stalnom sastavu.

Daltonovi postulati objasnili su prethodno uočene zakone:

Zakon održanja mase: Atomi ne mogu biti stvoreni niti uništeni (postulat

1) ili prevedeni u atome drugih elemenata (postulat 2). Kako svaka vrsta

atoma ima fiksnu masu (postulat 3) u hemijskoj reakciji se ne može desiti

promena mase.

Zakon stalnog sastava: Jedinjenje je kombinacija specifičnih odnosa

različitih atoma (postulat 4) od kojih svako ima svoju atomsku masu

(postulat 3). Zato svaki element u jedinjenju uvek čini stalni udeo od

ukupne mase.

Zakon umnoženih odnosa: Atomi jednog elementa imaju istu masu (postulat 3)

i nedeljivi su (postulat 1). Kada se različiti broj atoma elementa B vezuje sa

jednim atomom elementa A nastaju dva različita jedinjenja. Tada, mase

elementa B koje reaguju sa istim masama elementa A stoje u celobrojnom

odnosu.

ATOMSKA TEORIJA DANAS

Atom čini nukleus ili jezgro satavljenood protona i neutrona i elektronskiomotač koji je sastavljen od elektrona.

Proton je pozitivno naelektrisana čestica koja ima naelektrisanje jednako naelektrisanju elektrona i masu m= 1. 673 x 10 -24 g

Neutron je neutralna čestica sa masom koja je približno jednaka masi protona m= 1.675 x10 -24 g

Elektron je negativno naelektrisana čestica sa masom koja je oko 1836 puta manja od mase protona m= 9.109 x10 -28 g

Atom je neutralan jer je u njemu broj protona u jezgru jednak brojuelektrona u atomskom omotaču.

Jezgrop + n

elektronski omotač

Broj neutrona u jezgru je ili jednak ili je veći od broja protona u jezgru.

Atomski broj nekog hemijskog elementa predstavlja broj protona u njegovom jezgru i on je jednak broju elektrona u njegovom omotaču.

Mnogi elementi postoje u obliku različitih izotopa.

Atomska masa svakog elementa je relativni broj koji je izražen u odnsu na

1 amu= 1.655056 x 10 -24 gšto predstavlja 1/12 mase 12 C

Različiti elementi imaju različit broj izotopa. Izotopi nekog elementa imaju različitu zastupljenost u prirodi.

Maseni broj je zbir protona i neutrona u atomskom jezgru.

Izotopi nekog elementa imaju u svom sastavu isti broj protona i elektrona a različit broj neutrona.

Otkrića koja su dovela do nuklearnog atomskog modela -Otkriće elektrona ‘Elektron je otkriven proučavanjem katodnih zraka

Par elektroda u staklenoj cevi – ako se

primeni nekoliko kV napona i ako se cev

evakuiše (< 0.1 atm) desiće se

električno (vakuumsko) pražnjenje.

“Zraci” su emitovani sa katode – katodni

zraci.

Kada se na put ovim “katodnim zracima”

stavi prepreka od fluorescentnog

materijala, uočava se da oni putuju

pravolinijski ka suprotno naelektrisanoj

elektrodi.

- “katodni zaraci” skreću uelektričnom i magnetnom polju→ negativno su naelektrisani

- “katodni zraci” nastaju sakatodama od različitihmaterijala; takodje, sve vrstematerijala apsorbuju ovozračenje, oni su opštisastavni delovi materije.

S

Nvakuum

+-

"katodni zraci" - elektronifosfor

Kada je izmeren odnos m/e za katodnezrake ustanovljeno je da je njihovatežina < od 1/1000 dela vodonikovogatoma. Odavde je sledio zaključak dasu atomi deljivi na manje čestice.

W. Crookes (UK, 1832 - 1919).

J. J. Thomson (UK, Joseph John Thomson, 1856 - 1940)

e=1,592 x 10 -19 C

me = 9.109 10-31 kg = 9.109 10-28 g

Otkriće atomskog jezgra

Francuska - otkrivena radioaktivnost → Rutherford u Engleskojispituje interakciju čestica (jezgro helijumovog atoma), sa čvrstimmaterijalima.

čestica je jezgro He atoma – sastoji se od 2 protona i 2 neutrona; dakle njeno naelektrisanje je +2.

- Jezgro zauzima 99.97% mase a samo 10-13 deo njegove zapremine.- Dijametar atoma je oko 10-10 m, dok je dijametar jezgra oko 10-14 m.- Broj protona jednak je broju elektrona u atomu, koji je stoga neutralan.- Atom se predstavlja sa: A

ZXA - maseni broj (zbir protona i neutrona)Z - redni (atomski) broj elementa X

Izotopi su atomi nekog elementa koji imaju isti redni broj (isti broj protona)a različit broj neutrona u jezgru, a time i različit maseni broj.Kod izotopa se često ne navodi redni broj, jer je on poznat već samimnazivom elementa, već se navodi samo maseni broj

12C koji ima 6 p+ 6 e- i 6 n0

13C koji ima 6 p+ 6 e- i 7 n0

14C koji ima 6 p+ 6e- i 8 n0

Sada, 4 četiri Daltonova postulata mogu da glase:

1. Sva materija sastavljena je od atoma. Mada su atomisastavljeni od manjih čestica (e-, p+ i n0), atom je najmanje telokoje ima osobine odredjenih elemenata.

2. Atomi nekog elementa mogu se pretvoriti u atome drugogelementa, ali samo u nuklearnim procesima, a nikada u hemijskojreakciji.

3. Svi atomi nekog elementa imaju isti broj protona i elektrona,što odredjuje ponašanje elementa. Izotopi elementa razlikujuse po broju neutrona, a time i po masenom broju (A), tako da seuzorak nekog elementa tretira kao da atomi imaju srednjumasu.

4. Jedinjenja nastaju hemijskom kombinacijom 2 ili više elemenatau specifičnom odnosu (ovaj postulat je originalno Daltonov).

Moguće interakcije u atomu:

*** Svako naelektrisanje koje se kreće stvara oko sebeelektromagnetno polje! ***

Trebalo bi da elektron koji postoji u atomu i koji se krećekontinualno emituje energiju ovako nešto nije uočeno.

Svo raspoloživa znanje, svo iskustvo i eksperimenti ukazuju da jeatom stabilan, i trebalo je naći zadovoljavajuće objašnjenje zastabilnost atoma koji poseduje elektrone !!!

Prethodno, Planck-ova kvantna teorija i Einstein-ova teorijafotoelektričnog efekta:

neka materija može emitovati svetlost frekvencije samo u kvantimaenergije h.

Elektromagnetno zračenje; dualnost –talasna i čestična priroda zračenja

Elektromagnetni talas *podsećanje*Forma energije koja se sastoji od elektro i magnetnog talasakoji su medusobno normalni i imaju istu frekvencu odnosnotalasnu dužinu

c= /t =

Svetlost je elektromagnetno zračenje –TALASNA PRIRODA SVETLOSTI

Talasna dužina, (nm) jerastojanje koje talas predje za jedan puni ciklus.

Amplituda je polovina rastojanja od min do max talasa.

Frekvenca, (s -1 ) predstavlja broj ciklusa u sekundi.

Talasna dužina i frekvenca su povezane relacijom:c=

gde c brzina svetlosti, konstantna vrednostc=2.998 x108 m/s

wavelengthVisible light

wavelength

Ultaviolet radiation

Amplitude

Node

*podsećanje*

SPEKTAR ELEKTROMAGNETNOG ZRAČENJA

*podsećanje*

VAŢNO: zračenje iz čitavog spektra elektromagnetnog zračenja putuje

istom brzinom, ali se razlikuje po frekvenciji, odnosno talasnoj dužini!

Zračenje samo jedne talasne dužine naziva se MONOHROMATSKO (grčki -

“jedna boja”) dok je zračenje sa više talasnih dužina POLIHROMATSKO

(“više boja”).

Vidljiva svetlost ( = 380 - 780 nm) je polihromatska.

Pojave kod kojih dolazi do izražaja talasna priroda zračenja su

refrakcija i difrakcija.

*podsećanje*

*podsećanje*Pojave u kojima svetlost ispoljava talasnu prirodu

REFRAKCIJA

*podsećanje*DIFRAKCIJA

ČESTIČNA PRIRODA SVETLOSTI

Početkom XX veka, fizičari su uočili tri fenomena za čije je objašnjenje biloneophodno radikalno promeniti razumevanje i pojam zračenja.

1) Intenzitet i talasna dužina zračenja koje emituje zagrejano gusto telo(“zračenje crnog tela”);

2) Fotoelektrični efekat - električna struja proizvedena kada zračenjedovoljne energije pada na metal (objašnjenje ovog fenomena je jedan oddoprinosa A. Einstein-a) i

3) Atomski spektri - linijski spektri dobijeni od pobudjenih (ekscitiranih)gasova.

Elektromegnetno zračenje (EM) i materija

Transmisija - EM prolazi kroz meteriju bez ikakve interakcijeApsorpcija - EM biva adsorbovan od strane atoma, jona ili molekula podižući ih na viša energetska stanjaEmisija - oslobadjanje energije od strane atoma, jona ili molekula dovodeći ih na niža energetska stanja

Kvantizacija Energije

Planck-ova hipoteza: Sistem može primiti (apsorbovati) ili otpustiti(emitovati) energiju samo u odredjenim količinama, to jest u kvantimaenergije.

Takva diskretna veličina energije je celobrojni umnožak neke najmanjekoličine energije Eo, pa je

E= n Eo = n h ,gde je n ceo broj a frekvenca.

E = h predstavlja elementarnu količinu odnosno kvantenergije, h je Plankova konstanta h= 6,62 x 10 -34 JsVaži I da je: E = n h = n h c/λ

Max Planck (1858-1947)

ČESTIČNA PRIRODA SVETLOSTI, fotoelektrični efekat, FOTON

Fotoelektrični efekat prvo je zapazio Hertz akasnije ga je objasnio Ajnštajn

Kada svetlost pada na katodu koja je napravljena odjednog od elemenata IA grupe dolazi do emisijeelektrona, fotoelektrona.

eV – jedinica za energiju; 1 eV =

1.602 10-19 J

•Emitovani fotoelektroni se detektuju na anodi.

•Sve dok upadna svetlost ne dostigne neku odredjenu energiju nema emisijeelektrona.

•Broj emitovanih fotoelektrona ne zavisi od talasne dužine primenjene svetlosti,ali, energija emitovanih elektrona zavisi od talasne dužine upadne svetlosti.

•Broj elektrona zavisi samo od intenziteta svetlosti - porast intenziteta upadnesvetlosti dovodi do porasta broja emitovanih elektrona

Pojavu fotoelektričnog efekta je objasnio A. Einstein 1905., na sledeći način:

Planck: energija se emituje u malim porcijama, kvantima

◊ Einstein: - korak dalje - te male porcije energije su zapravo čestičneprirode, - fotoni. ◊

•Energija upadne svetlosti je proporcionalna frekvenci elektromagnetnog talasa,• E = h E = h c/ (Plankova konstanta h = 6.62 x 10 -34 Js)

•svetlost se sastoji od čestica fotona od kojih svaka nosi odredjenu energiju, ta čestica je nazvana foton.

•intenzitet svetlosti je proporcionalan broju čestica koje poseduju istu energiju.

•Porast intenziteta svetlosti, dovodi do većeg broja emitovanih elektrona u fotoelektričnom efektu, što se može detektovati.

L. de Broglie• za svetlost E = h = hc /

• Za česticu E = mc2 (Einstein)

• Na osnovu toga sledi da ćefoton kao čestica imati impuls

• E/c = mc = p impuls fotona

Dvojnost čestica talas

mc = h/ =h/mc

Svetlost je dualne prirode i ima osobine italasa i čestice. FOTON je čestica svetlostisa energijom E=h

Materija je dualneprirode: jedna čestica imai talasnu prirodu iobrnuto, talas posedujeosobine čestice.

Kombinovanjem Einstein-ovejednačine koja povezuje masu ienergiju (E = mc2) sa jednačinom zaenergiju fotona (E = h):

E = mc2 = h = h c/

De Broglie: svaka čestica mase m koja se kreće brzinompredstavlja talas koga karakteriše talasna dužina što je

odredjeno De Broglie-vom relacijom:

mv

h

Elektron koji se kreće brzinom 2.2x106 m/s, će imati talasnu dužinu:

mv

h

Po de Broglie-evoj jednačini, materija se ponaša kao da se kreće utalasima. Iz prethodne jednačine sledi da je talasna dužina nekogpredmeta obrnuto proporcionalna njegovoj masi; što znači da i velikipredmeti kao što su nebeska tela, prevozna sredstva, kuće, lopte islično, imaju talasnu dužinu; ali tako malu da je manja od njihovihdimenzija; pa kod velikih tela talasna priroda ne dolazi do izražaja.

Supstanca (predmet)

Masa (g) Brzina (m/s)

(m)

Spori elektron

9 10 -28 1 7 10-4

Brzi elektron

9 10 -28 5.9 106 1 10-10

čestica 6.6 10 -24 1.5 107 7 10-15

1 g mase 1 0.01 7 10-29

Košarkaška lopta

142 25.0 2 10-34

Planeta Zemlja

6 1027 3.0 104 4 10-63

Treća pojava koja nije bila objašnjiva klasičnom talasnompredstavom o zračenju su linijski spektri gasova.

Naime, kada se gasovi pobude termičkom ili električnom energijom,oni potom emituju to, prethodno apsorbovano zračenje, ali u vidulinijskih spektara.

Ovo znači da energija koju emituje atom nije kontinualnanego kvantifikovana.

Atom može emitovati samo odredjene količine energije, onmože da poseduje samo odredjene energetske vrednosti.

Ovo zapažanje može se dovesti u vezu sa prethodno izraženimstavom nemačkog fizičara Maxa Plancka, da se

energija može emitovati ili apsorbovati samo u odredjenim“porcijama” tačno odredjenih količina energije koje su izraženerelacijom:

E = n h E je energija zračenja, je frekvencija, n je pozitivni celi broj (1,2,3,…)nazvan kvantni broj, a h je konstanta proporcionalnosti nazvana Planck-ovakonstanta: h = 6.626 10-34 J s

Činjenica da atom emituje samo linijski spektar znači da atom možeda menja svoje energetsko stanje emitujući (ili apsorbujući) samoodredjene “porcije” energije - kvante energije.

Energija emitovanog ili apsorbovanog zračenja jednaka je razliciizmadju dva elektronska energetska stanja:

E = emitovanog ili apsorbovanog zracenja = nh

STRUKTURA ATOMSKOG OMOTACA. Bohr-ov model atoma

Elektron se može kretati po odredjenim putanjama oko jezgra - dopuštenimputanjama, a da pri tome ne emituje energiju.

Najmanja od tih putanja odgovara osnovnom ili normalnom stanju atoma, ukojem atom ima najmanju moguću energiju.

Energija iz spoljašnje sredine → elektron prelazi u stanje sa većimsadržajem energije → atom je u pobudjenom ili ekscitiranom stanju.

I Bohr-ov postulat glasi: atom može postojati u odredjenim stanjima a da pritom ne emituje energiju (takva stanja nazivaju se - stacionarna).

E1 - energija elektrona u nižem energetskom nivou ,E2 -energija elektrona u visem energetskom nivou → primljena odnosnoapsorbovana energija je:

E2 - E1 = h

Ovo je Bohr-ovo pravilo frekvencije.

Ekscitovano stanje: samo 10-8s, a zatim skokom sa višeg na niži energetski nivo oslobadja se , odnosno emituje količina energije koja je takodje odredjena prethodnom jednačinom. Prethodni opis predstavlja:

II Bohr-ov postulat koji glasi: atom apsorbuje ili emituje energiju samoprilikom skoka elektrona sa jedne dopuštene putanje na drugu.

Pri ovakvom skoku, atom apsorbuje ili emituje kvant energije ili foton, čija jefrekvencija dobijena iz prethodne jednačine:

h

EE 12

Bohr je izračunao radijus (prečnik) putanja, brzinu kruženja elektrona ienergiju stacionarnih stanja za slučaj vodonikovog atoma pretpostavivši da suputanje elektrona kružnice i nazvao ih orbitama.

I Bohr-ov postulat: atom vodonika može postojati u odredjenimstanjima a da pri tom ne emituje energiju (takva stanja nazivajuse stacionarnim). Svako od ovih stacionarnih stanja je povezano saodredjenim (fiksnim) kružnim orbitama, po kojima se elektron krećeoko jezgra.

II Bohr-ov postulat: atom ne emituje energiju dok se kreće po timstacionarnim putanjama – orbitama. Ovo znači da, iako se elektronkreće po tim putanjama, on pri tome ne emituje energiju; ovaj iskazje potpuno novo, revolucionarno shvatanje ponašanja nekog fizičkogtela, u potpunoj suprotsnosti sa klasično-mehaničkim predstavama.

III Bohr-ov postulat: atom apsorbuje ili emituje energiju jedinoprilikom skoka elektrona sa jedne dopuštene putanje na drugu.Ili: atom može preći iz jedne u drugu stacionarnu putanju samoako apsorbuje ili emituje foton čija je energija tačno jednakarazlici energija izmedju dva stacionarna stanja:

Efotona = E2 - E1 = hh

EE 12

Ako se elektron nalazi na nekom od viših energetskih stanja nabilo kojoj orbiti čiji je kvantni broj n različit od 1, doći će doprelaska elektrona sa viših na niža energetska stanja.

Prelazak elektrona sa višeg na nižeenergetsko stanje će biti praćeno emisijomkvanta svelosti, odrdjene energije odnosnotalasne dužine.

EMISIJA SVETLOSTI

Kada se gas (vodonik) ekscituje njegov jedini elektron skače na nivoe savišom energijom, a potom se vraća na niže energetske nivoe (ova pojavanaziva se relaksacija), zračeći pri tome TAČNO ODREDJENU ENERGIJU.

Kao rezultat, na crnoj na fotografskoj ploči koja se stavi na put ovogzračenja pojavljuju se svetle linije. Linije se pojavljuju na tačnoodredjenim mestima, to jest na tačno odredjenim frekvencijama (talasnimdužinama) što odredjuje energiju zračenja.

Prethodno izloženi Bohr-ovi postulati omogućili su da se dodje do modela kojipokazuje koje putanje su moguće u atomu vodonika, za njegov jedini elektron.

Atomska orbitala odredjena je sa 3 kvantna broja koji odredjuju njenradijus, oblik i orijentaciju u prostoru.

Glavni kvantni broj n (1, 2, 3, …..) - odredjuje radijus orbitale a time irastojanje orbitale u odnosu na jezgro, to jest, njenu energiju. Saporastom vrednosti n, raste i energija orbitale. Glavni kvantni brojodredjuje nivo na kome se elektron nalazi (n = 1 K nivo, n = 2 L nivo, n= 3 M nivo …)

Azimutalni kvantni broj l (0, 1, …, n-1) - odredjuje oblik orbitale. Glavnikvantni broj i azimutalni kvantni broj zajedno odredjuju pripadnostelektrona podnivou (podljusci) u omotaču (l = 0 s podnivo, l = 1 ppodnivo, l = 2 d podnivo, l = 3 f podnivo).

Magnetni kvantni broj ml (-l, …, 0, … +l) - odredjuje orijentaciju orbitale utrodimenzionalnom prostoru.

Osim ovih kvantnih brojeva, postoji i:

Spinski kvantni broj ms (1/2 ) - odredjuje smer rotacije elektrona u orbitali(u smeru kazaljke na satu ili obrnuto).

Glavni kvantni broj n (1, 2, 3, …..) - odredjuje radijus orbitea time i rastojanje orbite u odnosu na jezgro, to jest, njenuenergiju. Sa porastom vrednosti n, raste i energija orbite.Glavni kvantni broj odredjuje nivo na kome se elektronnalazi (n = 1 K nivo, n = 2 L nivo, n = 3 M nivo …)

GLAVNI KVANTNI BROJ

Jednostavni Borov model sa kružnim orbitalama nije mogao da se primeni naatome koji imaju više elektrona u svom omotaču, pa se zato uvodi da orbitenisu uvek kružne putanje već da one mogu biti i eliptične. U eliptičnoj orbitienergija elektrona mora biti definisana pored glavnog kvantnog broja i novimkvantnim brojem koji definiše oblik orbitale, azimutalnim kvantnim brojem, l

n=1

n=1

l=0

l=1

n=2

l=0

l=2

l=1

l=0

Azimutalni kvantni brojdefiniše oblik orbite i imavrednost od 0 do n -1

AZIMUTALNI KVANTNI BROJ

Vrednosti l za svaku pojedinačnu orbitu se generalno označava slovima s,p, d, f što odgovara vrednosti azimutalnog kvantnog broja 0, 1, 2, 3

Prostorno kvantovanje ili magnetski kvantni broj

Do sada smo posmatrali kretanje elektrona samo u jednoj ravni po kružnoj ilieliptičnoj putanji što je definisano glavnim kvantnim brojem n i azimutalnimkvantnim brojem l.

Medjutim ako uzmemo da se elektron kreće u prostoru, moramo mu pridružiti itreću kordinatu. Drugim rečima orbitale definisane sa kvantnim brojevima n i limaju različite orijentacije u prostroru, što je takodje kvantirano kretanjedefinisano novim kvantnim brojem, koji se označava sa m i naziva se magnetskikvantni broj.

Magnetski kvantni broj m ima vrednosti izmedju l i -l uključujući i vrednost 0.

Za l=2, m ima vrednosti 2,1,0,-1,-2.

Magnetni kvantni broj odredjuje orijentaciju orbite u prostoru.

ml

ms

n

l

Spinski kvantni broj s (1/2 ) - odredjuje smer rotacije elektronau orbitali (u smeru kazaljke na satu ili obrnuto).

Periodni sistem elemenata popunjava se po rastućem atomskom(rednom) broju Z, koji predstavlja proj protona, p+.

Elektronska struktura (struktura omotača) nekog atoma jepredvidiva, jer se atomski omotač popunjava po principima izgradnje:

Ako atom ima atomski broj Z, tada Z elektrona mora biti smešteno uatomskom omotaču po principima izgradnje orbitala.

Elektroni se dodaju pojedinačno orbitalama najniže energije koje suna raspolaganju. Redosled popunjavanja orbitala je: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p,4s, 3d, 4p.

Datu orbitalu ne mogu zauzeti više od 2 elektrona - Pauli-jev principisključenja. U jednom atomu ne mogu postojati dva elektrona sasva četiri kvantna broja istih vrednosti (!).

Kvantni brojevi - rezimeJedna atomska orbitala je definisana sa tri kvantna broja

n l ml

Elektroni su rasporedjeni u nivoima i podnivoima

n (glavni ) 1, 2, 3, .. veličina orbitale i njena

energija E= -R(1/n2)

l (angularni) 0, 1, 2, .. n-1 oblik orbitale u podnivou

ml (magnetni) -l..0..+l orijentacija orbitaleu prostoru

Paulijev princip isključenja

Zbog posedovanja spinskog kvantnog brojajedna orbitala ne može imati više od dvaelektrona

Na ovoj slici, tačke predstavljaju verovatnoću nalazenja elektrona u prostoru za slučaj kada je glavni kvantni broj n=1 i l=0, ovo je s orbitala

Prostorna raspodela

ORBITALE - rezime

Orbitala predstavlja raspodelu verovatnoće nalaženjaelektrona u odgovarajućem kvantiranom energetskomstanju, koje definišu kvantni brojevi.

Verovatnoća nalaženja

s orbitala je sferična

n = 1, l = 0 i ml = 0

Svaki nivo ima jednu

s orbitalu.

p orbitala

za n = 2, l = 0 i 1

Postoje dva tipa orbitala (dva podnivoa).

- za l = 0 ml = 0 podnivo s

- za l = 1 ml = -1, 0, +1

p podnivo sa tri orbitale

pz

py

px90 o

l = 2, ml = -2, -1, 0, +1, +2 d podnivo sa 5 orbitala

l = 1, ml = -1, 0, +1 p podnivo sa 3 orbitale

l = 0, ml = 0 s podnivo, sa jednom orbitalom

n = 3, l = 0, 1, 2 nivo ima 3 podnivoa

d orbitale

n = 1, n = 2 i n = 3 nivo

2

1

3dn=

3

n2

orbitala un-tom nivou

Podnivoi su sastavljeni od grupe orbitala u elektronskom nivou

n = 1 1 podnivo (s) 1n = 2 2 podnivoa (s,p) 1 + 3 = 4n = 3 3 podnivoa (s,p,d) 1 + 3 + 5 = 9n = 4 4 podnivoa (s,p,d,f) 1 + 3 + 5 + 7 = 16n = 5 5 podnivoa (s,p,d,f,g)

Broj orbitala

Valentni elektroni: Elektroni u spoljašnjemnivou ili u orbitali sa najvišim n

Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2

As: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3

Co: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

Apsorpcioni spektar

Emisioni spektar

Atomski spektri

Na emisiji zračenja bazira se emisiona spektrografska analiza koja je i

kvalitativna i kvantitativna.

Linije tačno odredjene uočavaju se ukoliko se u uzorku nalaze samo

odredjeni elementi iz periodnog sistema.

= 670,8 nm karakteristična je za 2p2s prelaz kod Li

= 610 nm karakteristična je za prelaz 3d2p Li.

= 589 nm govori o prisustvu Na u uzorku,

= 767 nm upućuje na K.

Bohr-ova teorija: zahvaljujući njegovom atomskom modelu postavljene su

formule kojima se tačno prikazuju talasne dučine vodonikovih spektara

dobijenih eksperimentalno:

2

2

2

1

111

nnRy

n1 i n2 pozitivni celi brojevi (n2 > n1) a Ry je Rydberg-ova konstanta

(1.096776 107 m-1). Serija linija u VIS oblasti spektra može se predstaviti

sa:

1 1

2

12

2

2

Ry

n

RADIOAKTIVNOSTRadioaktivni raspad je skup spontanih procesa tokomkojih se nestabilno atomsko jezgro raspada, emitujućipritom subatomske čestice radijaciju.

Tokom radioaktivnog raspada, od jezgra (atoma)jednog elementa nastaje jezgro (atom) drugogelementa.

Jezgro koje se raspada naziva se roditelj, dok senastalo jezgro naziva potomak (ćerka).

Radioaktivnost je 1896 otkrio francuski naučnik HenriBecquerel, radeći sa fosforescentnim materijalima.

Po njemu, osnovna SI jedinica za radioaktivnost, kojaoznačava količinu radioaktivnog materijala koji daje jedanradioaktivni raspad u jednoj sekundi, dobila je nazivbecquerel (Bq). Ovakva radioaktivnost je vrlo mala.

Za razliku od bekerela, radioaktivnost od jednog kirija(curie), koja je definisana kao radioaktivnost jednoggrama čistog radijuma, iznosi 37 gigabekerela.

Najpre je izgledalo da je novootkriveno zračenje slično prethodnootkrivenom X-zračenju. Medjutim, dalja istraživanja Becquerel-aMarie Curie, Pierre Curie, Ernest Rutherford i ostalih pokazalo je daje radioaktivnost mnogo komplikovanija pojava, i da postoji višerazličitih vrsta zračenja.

Pokazalo se da električno imagnetno polje mogu da podele tozračenje na 3 razlišita znaka.Nemajući bolja imena, naučnici su tatri različita zračenja nazvali po tripočetna slova alfabeta: alfa, beta, igama, imena koja su u upotrebi i dodanas.

Prema skretanju u električnompolju, odmah je postalo očiglednoda čestice nose pozitivnonaelektrisanje, da ćestice nosenegativno naelektrisanje, dok su

zraci neutralni.

Iz veličine otkolona u električnompolju, zakljušeno je takodje da su čestice masivnije od čestica.

Dodatni eksperimenti su pokazalida su čestice jezgra He atoma,a da je radijacija sličnakatodnim zracima, odnosno da jeto zapravo struja elektrona.

Takodje uočena je sličnostiymedju radijacije i X -zračenja.

RADIOAKTIVNI ELEMENATI SPONTANO EMITUJU

Emisija iz jezgra

Gama zraci su elektromagnetski zraci velike energije

Alfa čestica se sastoji od dva protona i dva neutrona, što znači da je dvostruko pozitivno naelektrisana čestica, može da jonizuje druge nenaelektrisane čestice

čestice su zapravo elektroni emitovani iz jezgra

- čestice poptuno zaustavlja list papira;

- čestice zaustavlja Al folija; medjutim,

- zračenje može samo biti oslabljeno (redukovano) debelim slojem olova!

1. Alfa zračenje ili alfa raspad je oblik radioaktivnog raspada kodkoga jedno radioaktivno jezgro emituje česticu, a samo setransformiše u jezgro sa masom za 4 broja manjom i atomskim brojemmanjim za 2.

Alfa čestica je jezgro helijuma; pa se alfa raspad može shvatiti i kaonuklearna fisija, proces u kome se jezgro roditelj deli na dva jezgrapotomka.

2. Kod β − raspada neutron se konvertuje u proton pri čemu seemituje elektron i jedan anti-neutrino:

Očigledno, pri β zračenju, jedno jezgro se transformiše u drugo, za 1većeg rednog broja, ali iste mase.

3. Gama zraci () su energetski oblik elektromagnetne radijacijenastale iz radioaktivnog jezgra koje se spontano raspada.

zraci su energetski najbogatiji deo elektromagnetnogspektra.Fizički, nema razlike izmedju gama i X radijacije; osimšto je zrak proizvod nuklearne transfromacije, dok Xzračenje nastaje transformacijom energije tokomubrzavanja elektrona.

011

0

1

1 n p

4. Protonski raspad je emisija pozitrona iz nestabilnog jezgra. Po stanovištimamoderne fizike, sve elementarne čestice imaju svoje antičestice – čestice istemase ali suprotnog naelektrisanja. Antičestica elektronu je tako pozitron, kojiima istu masu kao elektron i istu količinu naelektrisanja ali pozitivnog.Pozitronski raspad nastaje tako što proton iz jezgra biva konvertovan u neutronkoji ostaje u jezgru i pozitron koji momentalno biva “izbačen” iz jezgra:

od jezgra-roditelja nastaje potomak koji ima isti maseni broj A, ali različiti broj protona Z.

5. Elektronski zahvat je pojava u kojoj jezgro privuče elektron iz omotača, izsloja sa najnižom energijom. Tada se od tog elektrona i jednog protona iz jezgraformira neutron:

n e p 1

0

o

1-

1

1

nastaje jezgro-potomak koje ima broj Z manji za 1, dok je maseni broj A nepromenjen.

zraka) X oblasti iz(foton Mn e Fe 55

25

0

1-

55

26 hv

Postavlja se pitanje: možli se predvideti koja su jezgra stabilna a koja ne?

Izmedju protona medjusobno postoje odbojne elektrostatičke interakcije ite odbojne interakcije bi prevladale i dovele do destrukcije jezgra da unjemu nema neutrona i privlačnih sila koje vladaju izmedju protona ineutrona, a koje su nazvane jakim silama.

Ova sila je oko 100 puta ”jača “ od odbojnih sila koje vladaju izmedjuprotona, ali ona dejstvuje samo na veoma kratkim rastojanjima, koja neprelaze dijametre jezgra.

Ispitivanja ponašanja elemenata iz periodnog sistema omogućila su da seuoče neke pravilnosti:

•za lakša jezgra, dovoljno je da postoji jedan neutron na jedan proton(odnos N/Z 1);

•ali, u slučaju težih jezgara, broj neutrona mora da bude veći od brojaprotona, da bi jezgro bilo stabilno.

Uočeno je nekoliko pravilnosti o tome koja su jezgra stabilna:

•Postoje samo dva stabilna nuklida koji imaju odnos N/Z < 1: proton i He-3.

•Od lakših nuklida sa odnosom N/Z 1 stabilni su: C-12, O-16,He-4 I Ne-20.

•Kako vrednost Z raste, tako i odnos N/Z raste, kod stabilnih nuklida. Nema stabilnih nuklida sa vrednošću N/Z = 1, za Z > 20.

•Svi nuklidi sa Z > 83 su nestabilni.

• Nuklidi bogati neutronima (visokavrednost N/Z) biće podložni β raspadu, ukome se neutron transformiše u proton itako smanjuje vrednost N/Z.

• Nuklidi siromašni neutronima (niska vrednost N/Z)biće podložni pozitronskom raspadu ili elektronskomzahvatu, jer će na oba načina proton bitikonvertovan u neutron i odnos N/Z povećan.

• Teški nuklidi sa Z > 83 podležu raspadu, čime se ivrednost Z i vrednost N smanjuju za dve jedinice.

Radioaktivnost - nizovi radioaktivnog raspada

Brzina radioaktivnog raspada.

Radioaktivna jezgra raspadaju se karakterističnim brzinama, nezavisno odtoga u kojim se supstancama nalaze. Brzina raspada, ili drugačijim imenom,aktivnost (A) radioaktivnog uzorka je promena broja radioaktivnih jezgara(N) u jedinici vremena (t).

t

N

- (A) raspada Brzina

N (A) raspada Brzina N A ili

N - (A)

t

Nt

N

Nd

d

tN

N

dd

0

t

0

t N

N

t N

Nln odnosno, t; -

N

Nln

t

0

0

t

ln2

todnosno ; t N

Nln 1/21/2

t

0

Konstanta radioaktivnog raspada i vreme poluživotasu karakteristične vrednosti za svaki radioaktivnielement.

Efekti nuklearnih reakcija na materiju. Detekcija i merenje brzine radioaktivnog raspada.

Nuklearne reakcije prouzrokuju hemijske promene u okružujućoj materiji!

•Ekscitacija. U ovakvim procesima, radijacija relativno slabe energijeinteraguje sa atomima neke supstance čiji atomi apsorbuju jedan deoenergije zračenja i re-emituju je. Kako se pri tome ne dešava da nekiod elektrona iz tog atoma koji je apsorbovao energiju bude iz njegaizbačen, ova vrsta radijacije se naziva nejonizujućom (nejonizujućezračenje).

Jonizacija. U procesima jonizacije, dešava se sudar atoma izokružujuće materije sa zrakom ili česticom iz radioaktivnogmaterijala (,β ili γ), koji ima dovoljnu energiju da izbaci elektron iztog atoma:

-zrak jonizujućo e jon Atom

Sve vrste radioaktivnog zračenja interaguju sa okružujućom materijom

efekti mogućnost merenja aktivnosti radioaktivnog materijala i brzinanuklearnog raspada.

Efekti mogu da budu elektronski multiplikovani bilionima puta, pa je mogućečak detektovati raspad pojedinačnog jezgra.

Postoje dve vrste sprava koje se koriste u ove svrhe: jonizacioni detektori(brojači) i scintilacioni brojači.

Jonizacioni detektor “uočava” radioaktivno zračenje preko jonizacije koju ono vrši

u okruženju. Jonizacija proizvodi slobodne elektrone gasnih katjona, koji onda

bivaju privučeni od strane elektrode, tako da nastane struja koja se može meriti.

Najpoznatija vrsta ovakvog detektora je Gajger-Milerov brojač.

Scintilacioni brojač koriste se nejonizujuća zračenja. Ovo zračenje bivadetektovano preko ekscitacije atoma u okruženju, jer oni posle ekscitacijeemituju svetlost. Brojači su konstruisani tako da je jedan deo njihoveunutrašnjosti prekriven fosforom, pa kada radioaktivno zračenje dospe donjega, biva emitovan foton svetlosti. Foton dalje pogadja katodu i iz nje izbijaelektron putem fotoelektičnog efekta; nastali elektroni formiraju strujni tokkoji se može detektovati. Upotrebom scintilacionih brojača često merezračenja iz radioaktivnih bioloških uzoraka.

Efekti jonizujućeg zračenja na živi svet.

Za razliku od nejonizujuće radijacije, jonizujuća radijacija imadestruktivno dejstvo na tkiva živih organizama!!!

Uočeni efekti radijacije moraju se iskazati u nekim kvantitativnimiznosima, pa neophodno je najpre definisati jedinicu “primljene”energije (primljene doze zračenja).

Jonizujuće zračenje dovodi do nastanka parova katjon – slobodni elektron

mera energije apsorbovane od strane nekog tkiva. U SI sistemu, jedinica zaapsorbovanu energiju jonizujućeg zračenja je grej (gray, Gy): koji je jednakenergiji od jednog džula koja je apsorbovana od strane jednog kilogramatkiva živog organizma: 1 Gy = 1 J/kg.

Druga jedinica, nazvana rad (radiation-absorbed dose), a koja je definisana kao1 rad = 0.01 J/kg = 0.01 Gy, i u češćoj je upotrebi od greja.

RBE faktor (relative biological effectiveness – relativna biološka efikasnost).Jedinica za dozu radijacije koja je prouzrokovala odredjeno oštećenje tkiva,nazvana je rem (roentgen equivalent for man):

Broj rem-ova = broj rad-a × RBEJedinica prihvaćena u SI sistemu je sivert (Sv) koji je definisan sa: 1 rem =0,01 Sv.

čestice su masivne i naelektrisane sa 2 jedinice pozitivnog

naelektrisanja, što dovodi do toga da one interaguju sa materijom

intenzivnije od ostalih tipova zračenja. Ova interakcija dešava se na

veoma kratkom rastojanju, uz jonizaciju okoline čime nastaju značajne

promene na okolnim biomolekulima. Zbog ovoga njihov domet u

vazduhu nije veliki: potpuno su absorbovane vrlo tankim (m) mrtvim

slojem kože, papirom ili tkaninom, odnosno sa nekoliko cm vazduha.

Medjutim, alfa čestice su veoma opasan oblik zračenja ukoliko se nadju

UNUTAR živog organizma, jer izazivaju jonizaciju i time veoma opasne

promene, čak i genetske transformacije.

β čestice i pozitroni imaju manje naelektrisanje i značajno manjumasu od čestica, pa zbog toga uočljivo manje interaguju samaterijom, to jest, imaju manji jonizacioni potencijal. Medjutim, βčestice prodiru dublje u materiju pa je potreban sloj metala od oko0,5 cm (na primer aluminujuma), ili specijalna (teška) odela zazaštitu, da bi bile zaustavljene.

zraci, bez mase i naelektrisanja interaguju najmanje samaterijom ali zato u nju prodiru najviše. Iz tog razloga,mada gama zračenje vrši jonizaciju u manjoj meri nego i zračenje, ono je naojopasnije jer može da ošteti višeslojeva tkiva. zraci mogu biti apsorbovani samo slojemolova dovoljne debljine.

Ovo zračenje je u velikoj upotrebi u medicini i u industriji;ali je NEOPHODNO da primene budu pod striktnomkontrolom!

Jonizujuće zračenje interaguje sa molekulom gubitak elektrona izorbitalne koja čini hemijsku vezu, ili iz nevezujuće orbitale. Slobodniradikali, molekulske ili atomske vrste koje imaju jedan ili višenesparenih elektrona; veoma reaktivne jer imaju tendenciju da sepovezuju sa drugim atomima ili molekulima.

-

22 e OH OH

-

2

--

322 OH H OH e i OH OH OH OH

RCH H CHR=2RCH CHR

Opasnosti od radioaktivnog zračenja nisu odmah uočene!

Marija Sklodowska

Marie Curie 1867 – 1934

Otkriće radijuma i polonijuma, Nobelova nagrada za fiziku (1903) i hemiju (1911)

Opasnosti od radioaktivnog zračenja nisu odmah uočene!

Primene radioizotopa

Upotreba malih, kontrolisanih doza često čini primenu radioaktivnihizvora korisnom i čak nezamenljivom u oblasti biohemije, medicine,hemije materijala, u ispitivanju okruženja, i u mnogim industrijama.Primene radioizotopa počivaju na činjenici da svi izotopi jednogelementa pokazuju vrlo slično ponašanje u fizičkim i hemijskimprocesima.

Primena nejonizujućeg zračenja: - “OBELEŽIVAČI”

-medicinska dijagnostika;

-praćenje vodenih i vazdušnih tokova;

-praćenje mehanizma hemijskih reakcija:

Reakcija kiseline i alkohola:

Primena jonizujućeg zračenja:

-tretman ćelija malignih tumora (radioaktivni izotop kobalta);

-ozračivanje hrane;

-sprečavanje razvoja insekata, posebno u predelima gde oni prenoseopasne bolesti.

Nuklearne transmutacije, veštačka radioaktivnost.

Pitanje: da li se i kako može izmeniti jezgro atoma, odnosno, da li se ikako može jedan element pretvoriti u drugi?

Odgovor: da, u procesima

-prirodne i

-veštačke radioaktivnosti.

O H He N 17

8

1

1

4

2

14

7

Prva (izazvana, veštačka) nuklearna transmutacija uočena je kada jeatom azota bombardovan alfa česticama dobijenim raspadom radijuma ikao produkt ove transformacije dobijen izotop kiseonika sa masenimbrojem 17 (1919, Ernst Raderford):

Kao posledica bombardovanja litijuma, berilijuma ili bora α česticamaemituje se novo zračenje koje ima veliku sposobnost prodiranja umateriju, ali koje ne skreće ni u električnom ni u magnetnom polju

otkriće neutrona.

1933. godine, Irena i Frederik Žolio-Kiri stvorili su prvi radioaktivniizotop, u nuklearnoj trasmutaciji u kojoj je aluminijumska folijabombardovana α česticama, i u kojoj je stvoren izotop fosfora dotada nepoznat u prirodi – 30P i jedan neutron:

P n He Al 30

15

1

0

4

2

27

13

Fisija i fuzija; njihove primene

• Fisija je proces u kome se nestabilno jezgro deli na dva lakša (čijije maseni broj bliži vrednosti 60); uz oslobadjanje viška energije.

• Postojanje ovog viška energije objašnjava se na sledeći način: atomskajezgra sastoje se od protona i neutrona, ali je njihova masa manja odzbira masa protona i neutrona koji ih grade.

• Razlika u masama naziva se defekt mase jezgra. Prema teorijirelativnosti, masa je ekvivalentna energiji (E = mc2); pa je ta razlika umasi energija koja drži protone i neutrone “vezane” u jezgru.

Fuzija je proces u kome se lakša jezgra spajaju(kombinuju) tako da nastane teže stabilno jezgro. Kakoje i ovde nastalo jezgro stabilnije od početnih, energija seoslobadja kao rezultat ovog procesa. Prirodni procesifuzije odigravaju se na zvezdama, čija energija upravopotiče od fuzionisanja jezgara vodonika čime nastajeveoma stabilno jezgro helijuma.

Ogromna energija fisije mora biti uporebljena nakontrolisani način!!! (ratne i mirnodopske svrhe).

Čovek još uvek nije osvojio tehnologiju fuzije.

Očekivano: Dobijeno:

RADERFORDOV EKSPERIMENT 1 od 20000 čestica

skrenula je pod uglom

većim od 90C!

→ Skrenute čestice pribliţile su se nečemu u atomu što je pozitivno po

naelektrisanju i što je po masi slično masi čestice.

→ U atomu postoje elektroni koji su zauzeli najveći prostor, ali u središtu

atoma postoji sićušan region u kome je sadrţana sva masa i pozitivno

naelektisanje.

→ Pozitivno naelektrisane čestice dobile su naziv protoni (p+), a neutralne

čestice iste mase neutroni (n0) otkrivene su 20 godina kasnije.