Il 27/07/2018 02:29, Giovanni ha scritto:
> Il 18/07/2018 13:01, Paolo Russo ha scritto:
>> [Giovanni:]
>>> perchè di questo elemento non si conosce un isotopo
>>> stabile ?
>>>
>>> Eppure ha numero atomico 43 , fa parte delle terre rare.
>>> Tutti gli elementi che lo precedono come molibdeno,
>>> niobio, zirconio
>>> sono stabili, cosi' anche quelli che lo seguono nella
>>> tabella di
>>> Mendeelev. ( che sono rutenio, rodio palladio, argento
>>> etc...)
>>
>> In questi casi non conviene pensare alla stabilita` come
>> dovuta esclusivamente a proprieta` intrinseche di un sistema,
>> in questo caso il nucleo del tecnezio. La vera proprieta`
>> intrinseca e` l'energia; la stabilita` di un nucleo non
>> dipende solo da questa, ma anche dall'esistenza o meno di
>> nuclei simili a energia piu' bassa in cui sia possibile
>> decadere.
>
> Quale energia ?
totale, ossia in pratica, nucleare
> Come si calcola o si misura ( se è possibile) ,
> l'energia di un nucleo ?
scegliendo un riferimento, la cui scelta è ovviamente
arbitraria, ma che potrebbe essere ad esempio l'energia
totale posseduta da tutti i protoni e tutti i neutroni (*)
portati a distanza non interagente (infinita, a rigori).
(*) tra l'altro il neutrone, isolato, non è nemmeno stabile
esso stesso. Decade in protone ed elettrone (in che tempi
non lo ricordo)
Facendo così, tutti i nuclei sono più stabili dell'insieme
"sfuso" (intendo tutti i nuclei ragionevolmente concepibili
: se pretendi di costruire un nucleo solo di protoni questo
non è vero, subirebbe esplosione elettrostatica immediata).
Questo però non dice tanto sulla stabilità misurata come
emivita, perché anche se qualsiasi nucleo è "un minimo"
energetico rispetto alle sue particelle separate e isolate,
molto dipende anche dal fatto che possa avere dei percorsi
(vari) che lo possono portare a minimi locali molto più
profondi. Un minimo locale poco pronunciato che ha "vicini"
(intendo processualmente vicini) delle voragini, sarà
qualcosa che statisticamente si frammenterà per andare a
riposizionare i pezzi in quei minimi più profondi.
Questo in senso termodinamico. Poi ci potrebbero essere
altri problemi, di cui NON SO NULLA, dal punto di vista
chiamiamolo cinetico (ma non nell'accezione fisica, di
movimento, intendo al modo usato dai chimici, che si
riferisce alla velocità di trasformazione e prescinde dal
concetto di spazio), dovuti alla presenza di barriere di
potenziale da superare, di energie di attivazione più o meno
elevate.
> Questa affermazione implica intrisicamente che i nucleo tendano
> ad assumere uno stato energetico, minore, ma quale ?
uhm, non sono sicuro di aver capito bene la domanda, ma i
discorsi sono due distinti. Il primo è confrontare l'energia
di legame (che si esprime sostanzialemente come un'energia
procapite, anzi, pro-nucleone) del nucleo INTERO, con la
media pesata delle energie di legame nucleare (sempre per
nucleone) di tutte le sue possibili "PARTIZIONI" : se si
trova una "partizione" in cui questa media pesata è più
favorevole del nucleo intero di partenza, esiste la
possibilità termodinamica di fissionarsi con guadagno
energetico (non significa però che il processo sia per forza
molto rapido). Chiaramente l'instabilità è tanto maggiore
quanto più alto è questo potenziale guadagno.
Un altra cosa invece è : sono possibili "configurazioni"
nucleari (non so se il termine sia corretto), di diversa
stabilità.
Ad es. quando un nucleo grosso perde un frammento stabile
(come una particella alfa) oppure semplicemente espelle
qualcosa, quello che si crea nell'istante immediatamente
successivo può non essere il nucleo (più leggero) nella sua
conformazione migliore. Per usare una metafora banale :
pensa se strappi via dalla terra un mozzicone grande metà
della luna. Ottieni tipo una mela morsicata. Bene quella non
è la conformazione di minima energia perché non è una sfera
equipotenziale. La materia si deve redistribuire in una
sfera sino a riempire "il buco", e in media si abbassa il
potenziale complessivo. Se non ricordo male per i nuclei si
parla di "riassestamento" nucleare, che è un processo molto
più veloce (forse è sempre immediato) della frammentazione.
Pur non comportando emissione di altre particelle (non mi
esprimo sui neutrini, su questo spero completino i fisici),
il riassestamento comporta emissione di energia radiante, i
cosiddetti raggi GAMMA. Che per inciso vengono emessi
spessissimo in concomitanza con le altre emissioni
particellari proprio perché è comune che i frammenti
prodotti non vengano ottenuti subito nella configurazione
migliore possibile.
> Per gli elettroni è cosi', saltano tra un orbitale e l'altro
> a quanti, e tendono ad occupare lo stato con minor energia.
>
> Ma per i nuclei come funziona la storia ?
che anche i nuclei hanno configurazioni, ma ammesso che sia
applicabile anche a loro la distribuzione di Boltzmann, fa
si che a temperature concepibili soltanto il livello
fondamentale sia "popolato", perché già la prima
configurazione eccitata ha energia così alta che solo a
centinaia di milioni di gradi comincia a essere concepibile
che si popoli anch'essa. Cambia quindi LA SCALA rispetto ai
salti elettronici, che sono dell'ordine dell' eV, mentre i
salti nucleari sono dell'ordine dei MeV.
Se esistono riassestamenti nucleari LENTI (quindi nuclei
metastabili) non lo so, e a mia volta chiedo lumi ai fisici.
Se possibile fare qualche esempio noto ... di emissione
gamma dilazionata nel tempo non in concomitanza con altri
tipi di decadimento "materiale"
>
>
>> Il motivo di base per cui il tecnezio e` instabile
>> e` che i suoi vicini molibdeno e rutenio, in cui il tecnezio
>> puo` decadere beta, hanno un'energia molto piu' bassa (in
>> questo discorso sto trascurando i 782 keV del decadimento
>> beta, di cui ovviamente si dovrebbe tenere conto).
>> Pensa ad esempio al berillio. Gli elementi leggeri tendono a
>> essere maggiormente stabili quando hanno lo stesso numero di
>> protoni e neutroni, e tuttavia il berillio fa eccezione: il
>> berillio-8 e` instabile, l'unico isotopo stabile del berillio
>> e` il 9.
>
> Questo me lo sono chiesto varie volte senza trovare risposta.
> Ma c'è una legge che consente di astrarre e definire questi
> comportamenti dei nuclei, o è solo empirica la questione ?
ci saranno di sicuro modelli del legame nucleare, ma non oso
nemmeno chiederne, perché tanto saranno così complesse da
non capirci niente. Tieni ad es. in conto che a livello
nucleare agiscono almeno due forze principali (più la forza
debole che non so se e quanto conti), la forza
elettrostatica e quella "forte", che scalano con la distanza
in maniera diversa, e già quella elettrostatica non credo
sia banale da modellizzare come nel caso classico di palline
puntiformi cariche a distanza infinita.
I neutroni, per quanto neutri globalmente, hanno struttura
interna e le componenti sono cariche, per cui dovrebbero
avere una struttura dipolare o multipolare (sto ragionando,
quindi mi espongo al pubblico LUDIBRIO :) ... ma immagino
che con tre palline, due di carica -1/3 e una +2/3 (o il
contrario), si possa ottenere un dipolo se non sono
allineate lungo una retta, o se allineate cmq non collocate
a distanze simmetriche rispetto alla carica centrale. E se
anche allineate e simmetriche, in questo modo genererebbero
l'equivalente di un quadrupolo (asimmetrico ?). Se le tre si
muovono avranno forse componenti di dipolo e di quadrupolo
in momenti diversi, e LOCALMENTE, a contatto ravvicinato,
queste cose si sentono. Quindi il legame nucleare per me ha
una complessità terrorizzante persino da chiedere lumi
>
>> Il motivo e` che l'elio-4 ha un'energia
>> eccezionalmente bassa, per cui il berillio-8 tende a
>> spaccarsi in due nuclei di elio-4. Non e` colpa del
>> berillio-8
>> se e` instabile, ha solo la sfortuna di avere esattamente i
>> numeri di protoni e di neutroni che servono a fare due nuclei
>> di elio.
>>
> Cosa si intende per "energia del nucleo" ?
puoi considerare il totale (somma dei contributi di ogni
singola particella) o quella procapite (la media in sostanza).
>
> Forse il suo equivalente se trasformato in energia in base
> alla nota
> formula E=mc^2 ?
uhm ... io avevo inteso che si stesse parlando dell'energia
DI LEGAME nucleare, ossia quella che interessa ai fini del
valutare se è possibile o meno fissionare (o fondere !)
nuclei. E nessuno di questi processi comporta annichilazione
sostanziale di materia. PEr sostanziale intendo che cmq il
numero totale di nucleoni nei processi è conservato, con, al
peggio, trasmutazioni di pari rango tra neutroni e protoni e
viceversa, e la creazione di elettroni o positroni per
mantenere la cosnervazione di carica.
La formula che citi mi parrebbe rilevante solo nel contesto
di annichilazione (o si dice annichilamento ? Non mi
ricordo) totale di un nucleo, come se fosse costretto a
incontrare il suo anti-atomo in uno spazio confinato in
qualche modo sino al completamento del processo.
Allora in quel caso si, verrebbe convertita integralmente
tutta l'energia che dici.
Ma non è lo scenario che governa fissione e fusione. La
classica curva di energia che si considera è quella DI
LEGAME nucleare (la curva che ha un minimo ampio e
pianeggiante nei pressi del Ferro e Nichel, più qualche
minimo locale come diecvano presso l'Elio-4, e ha anche dei
massimi in corrispondenza di certi atomi sfigati, o più in
generale di atomi molto molto pesanti come gli attinidi e i
vicini (Polonio, Astato, Radon, Cesio, Francio ... e poi gli
attinidi).
La questione dei numeri magici per me è esoterica.
Intendiamoci, lo è anche riguardo agli elettroni : lì
semplicemente so a memoria alcuni dati (che per me sono
empirici, per chi li comprende hanno tutta una corposa
teoria dietro) e li uso senza capirli. Quelli del nucleo
invece non li so nemmeno a memoria :)
Ti hanno già detto che il rapporto ideale N/P aumenta al
crescere di Z (ossia del numero di P). E questo deriva, tra
l'altro, proprio dal fatto che la forza forte e la forza
elettrostatica scalano con la distanza con ripidità molto
diverse. In particolare la forza forte è a più corto raggio,
per cui il suo effetto (sempre LEGANTE) cresce con
l'aumentare di Z meno rapidamente di quanto non cresca la
forza (REPULSIVA) elettrostatica inter-protonica. Quindi gli
atomi pesanti hanno bisogno di diluire i protoni con sempre
più neutroni per stare insieme.
Però c'è la questione dei numeri magici per cui se sono
entrambi pari è vantaggioso, se sono entrambi dispari è
sfavorevole, e se sono uno pari e uno dispari boh, non so
... non so quale delle due possibilità sia migliore né se ci
sia una regola generale
> Purtroppo io non sono molto pratico di fisica nucleare,
> anche se è
> una materia molto interessante
>
idem, anche io leggiucchio qua e là, ma solo cose circa
divulgative, o cmq tecniche ma non di taglio teorico, giusto
per capire che genere di inquinanti si creano in una barra
di combustibile esaurita e come si può processare, queste
cose qui.
>
>> In generale i nuclei con numero pari di protoni o di neutroni
>> hanno un'energia relativamente bassa. Se guardi una tabella
>> dei nuclidi
>> <https://en.wikipedia.org/wiki/Table_of_nuclides_(segmented,_wide)>
>>
>
> Questa tabella è assai esplicativa sulla stabilità dei vari
> isotopi.
> Manca pero' la distinzione tra isotopi naturali ed isotopi
> sintetici.
non è che manchi, è che non è un aspetto rilevante per la
stabilità. La stabilità è una caratteristica intrinseca al
nuclide, non dipende dalla sua storia pregressa.
Inoltre tra nucleosintesi "naturale" e "artificiale" non ci
sono differenze concettuali, anche se possono cambiare i modi.
>
>> Oltre a cio`, c'e` la questione di quale sia il numero ideale
>> di neutroni per un nucleo con un dato numero di protoni
>> (com'e` noto, in generale, piu' alto e` Z, maggiore
>> dev'essere N-Z). Se tale numero e` pari, bene; se e` dispari,
>> male. Guardando gli elementi dispari prima e dopo il
>> tecnezio, si vede che gli elementi precedenti (rubidio,
>> ittrio, niobio) tendono ad avere N = Z + 11, mentre quelli
>> successivi (rodio, un po' l'argento) passano a N = Z + 13. Mi
>> sembra chiaro che il tecnezio sia in una zona dove il numero
>> ideale di neutroni sia intorno a N = Z + 12, quindi sia Z che
>> N sarebbero dispari e tale nucleo potrebbe decadere beta in
>> confinanti con sia Z che N pari: non c'e` partita... il
>> tecnezio non puo` quindi permettersi di avere il numero di
>> neutroni teoricamente ideale per il suo numero di protoni.
>
>
> Si questo lo sapevo ( anche se indicativamente) , ma tu
> l'hai espicitato meglio ed in modo piu' approfondito.
> Resta da capire se queste considerazioni si limitino al solo
> elemento
> qualitativo-indicativo, o invece vi sia una definizione piu'
> precisa, una teoria piu' precisa.
non chiedere, perché la risposta farà male ! :)
> Pensavo che gli elementi radioattivi cominciassero da dopo
> l'uranio,
mmm, pensa invece che il primo radiattivo è il TRIZIO,
l'isotopo più pesante dell'idrogeno.
Ha troppi neutroni e ne espelle uno.
Il deuterio invece è indefinitamente stabile, anche se è
pochissimo ed è poco proprio per la micidiale vicinanza
dell'Elio-4. L'atomo di deuterio è esattamente metà
dell'Elio-4, sicché la fusione tra due Deuteri (nelle
stelle) è una trappola irreversibile per quell'isotopo
dell'idrogeno, visto che comporta un'enorme stabilizzazione.
> o giu' di li', poi avendo saputo del tecnezio la cosa mi ha
> sorpreso parecchio.
>
> Il tecnezio fu scoperto da Emilio Segrè ( uno dei ragazzi di
> via panisperna , diretti da Enrico Fermi) come lui
> stesso racconta in questo video:
>
> https://youtu.be/rctgNXfMmgc?t=1059
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
>
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1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
Received on Fri Jul 27 2018 - 13:31:11 CEST