Hvordan beregne Nuclear tetthet
Når Ernest Rutherford dedusert den fundamentale struktur av atom - at alle de positive ladning befinner seg i et lite område som kalles kjernen - han også utledet at størrelsen på kjernen var mindre enn 0,0001 prosent av den totale størrelse av atom og mindre enn 10 ^ -13 meter i diameter. Siden kjernen også står for mer enn 99 prosent av et atom masse, det måtte være ekstremt tett. Forskerne vet nå at tettheten av en kjerne endrer svært lite fra ett atom og ett element til neste; det er i hovedsak konstant på 2,3 x 10 ^ 17 kg / m ^ 3, eller 2,3 x 10 ^ 14 g / cm ^ 3. Vann, for sammenligningens skyld, oppviser en densitet på ca. 1,0 g / cm ^ 3. Bestemme atomtetthet for deg selv er en verdig måte å utøve intellektuell nysgjerrighet.
Bruksanvisning
1 Velg et gitt isotop for noe element. En isotop refererer til et atom med et bestemt antall nøytroner og protoner. Mange elementer har mer enn én stabile isotoper. Forskere vanligvis skrive isotopen symboler med et antall forut for den kjemiske forkortelse for elementet. Kobber, for eksempel, eksisterer som to stabile isotoper: 63Cu og 65Cu. 63 og 65 representerer summen av protoner og nøytroner for disse kobberatomer. Isotopen valgt er ikke viktig; en hvilken som helst isotop bør gi omtrent samme resultat.
2 Beregn den beregnede atomradius R i henhold til R = raa ^ (1/3), hvor Ra er 1,23 femtometers eller FM, og A ^ (1/3) representerer kubikkroten av massen nummer, som er summen av isotopen er protoner og nøytroner. For isotopen 65Cu, A = 65, og R = 1,23 fm
65 ^ (1/3) = 1,23 fm 4.02 = 4.95 fm. Konvertere denne verdien til centimeter ved å multiplisere resultatet med 10 ^ -13. I dette tilfelle er resultatet 4.95 x 10 ^ -13 cm.
3 Beregne volumet av kjernen i henhold til ligningen for volumet av en kule: V = 4/3
pi R ^ 3, hvor pi = 3,14 ... og R ^ 3 representerer atomradius fra trinn 2 opphøyd i tredje potens . Fortsatt i eksempelet av kobber fra trinn 2, V = 4/3 3,14 (4,95 x 10 ^ -13 cm) ^ 3 = 5,08 x 10 ^ -37 cm ^ 3.
4 Bestemme massen av kjernen ved å multiplisere isotopen masse nummer av massen av et proton eller nøytron. Med to desimaler, protoner og nøytroner både utstillingen masser av 1,67 x 10 ^ -27 kg. Derfor 65
1,67 x 10 ^ -27 = 1,08 x 10 ^ -25 kg. Konvertere denne verdien til den mer konvensjonelle tetthet enhet gram ved å multiplisere med 10 ^ 3. I dette tilfellet, 1,08 x 10 ^ -25 10 ^ 3 = 1,08 x 10 ^ -22 g.
5 Beregn tetthet ved å dividere massen fra trinn 4 av volumet fra trinn 3. Samtidig med forrige eksempel, d = 1,08 x 10 ^ -22 g / 5,08 x 10-37 cm ^ 3 = 2,13 x 10 ^ 14 g / cm ^ 3.