원자가 양성자를 잃는 방법

원자는 모든 물질의 기본 구성 요소입니다. 원자는 양성자와 중성자를 포함하는 조밀하고 양전하를 띤 핵으로 구성됩니다. 음전하를 띤 전자가 핵을 공전합니다. 특정 원소의 모든 원자는 원자 번호로 알려진 동일한 수의 양성자를 보유합니다. 원자가 양성자를 잃을 수있는 두 가지 일반적인 과정이 있습니다. 원소는 원자의 양성자 수로 정의되기 때문에 원자가 양성자를 잃으면 다른 원소가됩니다.

원자가 양성자를 잃는 한 가지 방법은 원자가 불안정한 핵을 가질 때 발생하는 방사성 붕괴를 통해서입니다. 핵의 안정성은 양성자와 중성자의 비율에 따라 달라집니다. 탄소와 산소와 같은 더 작은 원소의 경우 양성자의 수는 중성자의 수와 거의 같고 핵은 안정적입니다. 우라늄과 플루토늄과 같은 무거운 원소의 경우 양성자보다 중성자가 더 많으며 이러한 원소의 핵은 매우 불안정합니다. 사실, 83 개 이상의 양성자를 가진 모든 원소는 불안정합니다. 방사능 붕괴의 세 가지 유형은 알파, 베타 및 감마로 알려져 있습니다.

알파 붕괴는 원자가 자발적으로 양성자를 잃는 유일한 방법입니다. 알파 입자는 두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 구성됩니다. 본질적으로 헬륨 원자의 핵입니다. 원자가 알파 방출을 겪은 후에는 양성자가 두 개 더 적고 다른 원소의 원자가됩니다. 이러한 과정 중 하나는 Uranium-238 원자가 알파 입자를 방출하고 결과 원자가 Thorium-234가되는 경우입니다. 알파 붕괴는 안정적인 핵을 가진 원자가 생성 될 때까지 계속 발생합니다. 알파 입자는 상대적으로 크고 빠르게 흡수됩니다. 따라서 그들은 공기를 통해 멀리 이동하지 않으며 다른 유형의 방사능 붕괴만큼 위험하지 않습니다.

원자가 양성자를 잃을 수있는 다른 과정은 핵분열로 알려져 있습니다. 핵분열에서는 중성자를 원자핵쪽으로 가속시키는 장치가 사용됩니다. 중성자와 원자의 충돌로 인해 원자의 핵이 조각으로 분해됩니다. 각 조각은 원래 원자 질량의 약 절반입니다.

그러나 함께 더하면 조각 질량의 합이 원래 원자의 질량과 같지 않습니다. 이는 여러 중성자가 일반적으로 원자 조각으로 방출되고 질량의 일부가 에너지로 변환되기 때문입니다. 사실 소량의 물질은 엄청난 양의 에너지를 생성합니다.

핵분열의 일반적인 응용 분야는 원자력 발전입니다. 원자력 발전소에서 핵분열 에너지는 물을 가열하는 데 사용되며 증기를 생성하여 터빈을 회전시키고 전기를 생성합니다. 미국 전기의 약 20 %는 원자력 발전소에서 발생합니다.

핵분열의 또 다른 적용은 핵무기를 만드는 것입니다. 핵무기에서는 핵분열을 시작하기 위해 트리거링 장치가 사용됩니다. 하나의 단편화는 다른 단편화로 이어져 막대한 양의 파괴 에너지를 방출하는 연쇄 반응을 일으 킵니다.

원자가 양성자를 잃는 유일한 두 가지 방법은 방사성 붕괴와 핵분열을 통해서입니다. 두 과정 모두 불안정한 핵을 가진 원자에서만 발생합니다. 방사능은 자연적으로 그리고 자발적으로 발생한다는 것은 잘 알려져 있습니다. J. Marvin Herndon 씨, 핵분열은 핵폭탄이나 발전소 원자로와 같은 인공 장치뿐만 아니라 지구의 맨틀과 코어에서 자연적으로 발생한다는 증거도 있습니다.