هستهٔ اتم: فرماندهٔ نامرئی جهان
اتم چیست و هسته کجای آن قرار دارد؟
اتم مانند یک منظومهٔ کوچک است. اگر اتم را به اندازهٔ یک استادیوم فوتبال بزرگ تصور کنیم، هستهٔ آن فقط به اندازهٔ یک مهره در مرکز این استادیوم خواهد بود! بقیهٔ فضای اتم را الکترون۵ها اشغال کرده‌اند که به دور هسته می‌چرخند.
ساکنان هسته اتم
هسته اتم از دو ذرهٔ اصلی تشکیل شده است که مانند اعضای یک خانواده در کنار هم زندگی می‌کنند:
| نام ذره | بار الکتریکی | جرم نسبی | نقش در اتم |
|---|---|---|---|
| پروتون | +1 (مثبت) | 1 | تعیین کنندهٔ هویت عنصر۶ |
| نوترون | 0 (خنثی) | 1 | چسب هسته‌ای و ایجاد پایداری |
عدد اتمی و عدد جرمی؛ کارت شناسایی اتم
هر اتم یک کارت شناسایی دارد که با دو عدد مشخص می‌شود:
عدد جرمی$(A)$ = تعداد پروتون‌ها + تعداد نوترون‌ها
برای مثال، اتم اکسیژن دارای 8 پروتون و 8 نوترون است. بنابراین عدد اتمی آن 8 و عدد جرمی آن 16 است.
ایزوتوپ‌ها؛ اعضای یک خانواده با ویژگی‌های متفاوت
ایزوتوپ۷ها اتم‌های یک عنصر هستند که تعداد پروتون‌های یکسان اما تعداد نوترون‌های متفاوتی دارند. مانند سه برادر که هر سه عضو یک خانواده هستند اما وزن‌های مختلفی دارند.
| عنصر | ایزوتوپ | تعداد پروتون | تعداد نوترون |
|---|---|---|---|
| هیدروژن۸ | هیدروژن-۱ | 1 | 0 |
| هیدروژن | هیدروژن-۲ (دوتریوم) | 1 | 1 |
هسته اتم در خدمت انسان
هسته اتم فقط یک موضوع علمی پیچیده نیست، بلکه کاربردهای عملی زیادی در زندگی روزمره دارد:
انرژی هسته‌ای: وقتی هسته‌های بزرگ مانند اورانیوم۹ شکسته می‌شوند، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کنند. این انرژی در نیروگاه‌های هسته‌ای برای تولید برق استفاده می‌شود.
پزشکی هسته‌ای: از ایزوتوپ‌ها برای تشخیص و درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود. برای مثال، در عکس‌برداری از تیروئید از ایزوتوپ ید۱۰ استفاده می‌کنند.
تعیین عمر آثار تاریخی: با استفاده از ایزوتوپ کربن-۱۴ می‌توانند عمر فسیل‌ها و آثار تاریخی را مشخص کنند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
خیر، برخی از هسته‌ها ناپایدار هستند و با انتشار ذرات، به هسته‌های دیگر تبدیل می‌شوند. به این پدیده «واپاشی هسته‌ای» می‌گویند.
زیرا نیروی هسته‌ای قوی‌تری وجود دارد که مانند یک چسب بسیار قدرتمند، پروتون‌ها و نوترون‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد. این نیرو از نیروی دافعهٔ الکتریکی قوی‌تر است.
خیر، هسته اتم آنقدر کوچک است که حتی با قوی‌ترین میکروسکوپ‌های نوری هم دیده نمی‌شود. دانشمندان با استفاده از روش‌های غیرمستقیم و محاسبات ریاضی به وجود آن پی برده‌اند.
پاورقی
۱ هسته (Nucleus) - بخش مرکزی اتم که پروتون‌ها و نوترون‌ها در آن قرار دارند
۲ جرم (Mass) - مقدار ماده تشکیل‌دهنده یک جسم
۳ پروتون (Proton) - ذره‌ای با بار الکتریکی مثبت که در هسته اتم قرار دارد
۴ نوترون (Neutron) - ذره‌ای بدون بار الکتریکی که در هسته اتم قرار دارد
۵ الکترون (Electron) - ذره‌ای با بار الکتریکی منفی که به دور هسته می‌چرخد
۶ عنصر (Element) - ماده‌ای که از اتم‌های یکسان تشکیل شده است
۷ ایزوتوپ (Isotope) - اتم‌های یک عنصر با تعداد نوترون‌های متفاوت
۸ هیدروژن (Hydrogen) - ساده‌ترین عنصر با یک پروتون در هسته
９ اورانیوم (Uranium) - عنصر سنگینی که در تولید انرژی هسته‌ای استفاده می‌شود
۱۰ ید (Iodine) - عنصری که در پزشکی هسته‌ای کاربرد دارد
