| Ana Sayfa  | Özgeçmiş | Çalışmalar | Dersler | Ders Programı | Simülasyonlar  | Diğer | İletişim |

Radyoaktif Parçalanma ve Enerji

Çekirdekler proton ve nötronlardan oluştuğuna göre bir çekirdeğin kütlesinin çekirdeği oluşturan proton ve nötronların kütleleri toplamına eşit olması gerektiğini düşünebiliriz. Fakat çekirdeğin kütlesi daima kendini oluşturan proton ve nötronların toplam kütlelerinden küçüktür. Nükleonlar çekirdekte güçlü çekirdek kuvvetleri ile bir arada tutulurlar. Protonlarla nötronları birbirlerinden ayırmak için oldukça büyük enerjiye gerek vardır ve çekirdeğin oluşması sırasında bu enerji dışarı verilir. Çekirdeğin oluşması sırasında ortaya çıkan enerjinin büyüklüğü yukarıdaki kütle farkından meydana gelir ve E = mc2 ifadesinden hesaplanabilir. Çekirdeği parçalamak yani nükleonları ayırmak için gereken enerjiye bağlanma enerjisi adı verilir. Örneğin; \rm ^{4}_{2}He atomu iki proton, iki nötron ve iki elektron içerir. Protonun Kütlesi : \rm m_p = 1.007277u Nötronun Kütlesi : \rm m_n = 1.008665u Elektronun Kütlesi : \rm m_e = 0.000549u olduğundan \rm ^{4}_{2}He atomu için beklenen kütle; \rm m( ^{4}_{2}He ) = 2 \times 1.007277u + 2 \times 1.008665u + 2 0.000549u = 4.032981u olmalıdır. Oysa denel olarak elde edilmiş kütlesi 4.002603u dur. İki kütle farkı 0.030378u dur. \rm 1.66 \times 10^{-27} \; kg. ve ışık hızı \rm c = 3 \times 10^{8} \; m. \; s^{-1} olduğundan; \rm 1u = (1.66 \times 10^{-27} \; kg.)( 3 \times 10^{8} \; m. \; s^{-1}) = 1.49 \times 10^{-10} \; J. olarak elde edilir. O halde \rm ^{4}_{2}He atomunda çekirdek başına düşen bağlanma enerjisi; \rm E =(0.030378u) \Big( { 1.49 \times 10^{-10} J \over 1u} \Big) = 4.53 \times 10^{-12} J büyüklüğündedir. Mol başına bağlanma enerjisi hesaplanacak olursa, kütle farkı 0.030378 g olacağından \rm \overline{E} =(4.53 \times 10^{-12} J )(6.02 \times 10^{23}) = 2.73 \times 10^{12} \; J. olarak hesaplanır. Metanın mol başına yanma ısısının 890 kJ olduğu düşünülürse çekirdek bağlanma enerjisinin kimyasal reaksiyonlardaki enerji ile karşılaştırıldığında ne kadar büyük olduğu açıkça görülebilir. Çeşitli atomların nükleon başına bağlanma enerjileri incelenecek olursa; orta kütledeki atomların çekirdeklerdeki nükleon başına bağlanma enerjilerinin çok hafif ve çok ağır atomlarınkinden daha büyük olduğu görülür. Bu hafif çekirdeklerin kaynaşmasında yani füzyon olayında net bir bağlanma enerjisi artışı olacağını gösterir. Bununla beraber eğer ağır bir çekirdek parçalanacak olursa bu kez fizyon enerjisi ortaya çıkacaktır. Soru 1 : \rm ^{210}_{\; 84}Po; \; ^{210}_{\; 84}Po; \; \rightarrow \; ^{206}_{\; 82}Pb \; + \; ^{4}_{2}He çekirdek tepkimesine göre parçalanır. \rm ^{210}_{\; 84}Po, \; ^{206}_{\; 82}Pb, \; ve \; ^{4}_{2}He kütleleri sırasıyla 209.9829u, 205.9745u ve 4.0026u olduğuna göre olay sırasında açığa çıkacak enerji miktarını hesaplayınız. Yanıt 1 : Kütle farkı = 209.9829u - (205.9745u + 4.0026u) = 0.0058u \rm E = (0.058u ) \Big( { 1.49 \times 10^{-10} J \over 1u} \Big) (6.02 \times 10^{23})= 5.2 \times 10^{12} J. olarak hesaplanabilir. Ana çekirdek temel durumda kalmışsa bu enerjiyi kinetik enerji şeklinde çekirdeği taşır. Fakat parçalanmalarda değişik enerjili \rm ^{4}_{2}He tanecikleri yayımlandığı görülür. Bu ana çekirdeğin uyarılmış durumda olduğunu gösterir. Ana çekirdek temel duruma dönebilmek için bir gamma ışıması yapar.