Vsebina
Atomi so temeljni gradniki vseh snovi. Atomi so sestavljeni iz gostega, pozitivno nabitega jedra, ki vsebuje protone in nevtrone. Negativno nabiti elektroni krožijo po jedru. Vsi atomi določenega elementa imajo enako število protonov, znano kot atomsko število. Obstajata dva splošna procesa, s katerimi lahko atom izgubi protone. Ker je element opredeljen s številom protonov v njegovih atomih, ko atom izgubi protone, postane drug element.
Radioaktivno razpadanje
Fotolia.com "> ••• radioaktivna slika red2000 s Fotolia.comEden od načinov, da atom izgubi protone, je z radioaktivnim razpadom, ki se zgodi, kadar ima atom nestabilno jedro. Stabilnost jedra je odvisna od razmerja protonov do nevtronov. Pri manjših elementih, kot sta ogljik in kisik, je število protonov približno enako številu nevtronov, jedra pa so stabilna. Pri težjih elementih, kot sta uran in plutonij, je veliko več nevtronov kot protonov in jedra teh elementov so izjemno nestabilna. Pravzaprav so vsi elementi, ki imajo več kot 83 protonov, nestabilni. Tri vrste radioaktivnega razpada so znane kot alfa, beta in gama.
Razpad Alfa
Razpad alfe je edini način, da atom spontano izgubi protone. Del alfa je sestavljen iz dveh protonov in dveh nevtronov. To je v bistvu jedro atoma helija. Ko je atom izpostavljen alfa emisiji, ima dva manj protonov in postane atom drugačnega elementa. Eden takšnih procesov je, ko atom Urana-238 izvrže alfa delce in nastali atom je nato torij-234. Razpad alfe se bo nadaljeval, dokler ne nastane atom s stabilnim jedrom. Delci alfa so relativno veliki in se hitro absorbirajo. Zato ne potujejo daleč po zraku in niso tako nevarni kot druge vrste radioaktivnega razpada.
Jedrska fisija
Drugi postopek, s katerim atom lahko izgubi protone, je znan kot jedrska fisija. Pri jedrski cepitvi se naprava uporablja za pospeševanje nevtronov proti jedru atoma. Trčenje nevtronov z atomom povzroči razpad jedra atoma na drobce. Vsak fragment je približno polovica mase prvotnega atoma.
Če pa seštejemo, vsota mas fragmentov ni enaka masi prvotnega atoma. To je zato, ker se kot delci atoma običajno oddajajo več nevtronov, del mase pa se pretvori v energijo. Pravzaprav majhna količina snovi ustvari ogromno energije.
Uporaba Fisije
Skupna uporaba jedrske cepitve je pri pridobivanju jedrske energije. V jedrski elektrarni se energija, ki nastane pri cepljenju, uporablja za ogrevanje vode, kar ustvarja paro za obračanje turbine in proizvodnjo električne energije. Približno 20 odstotkov električne energije v ZDA prihaja iz jedrskih elektrarn.
Druga uporaba jedrske cepitve je pri izdelavi jedrskega orožja. V jedrskem orožju se sproži naprava, ki sproži cepitev. Ena razdrobljenost vodi v drugo, kar ima za posledico verižno reakcijo, ki sprosti ogromno količine uničujoče energije.
Upoštevanje
Edina dva načina, s katerimi atomi izgubljajo protone, je z radioaktivnim razpadom in jedrsko cepitvijo. Oba procesa bosta potekala le v atomih, ki imajo nestabilna jedra. Znano je, da se radioaktivno pojavlja naravno in spontano. Kot pravi J. Marvin Herndon, obstajajo tudi dokazi, da jedrska cepitev poteka naravno v plašču in jedru Zemlje, ne le v napravah, ki jih je ustvaril človek, kot so jedrske bombe ali reaktorji elektrarn.