Nucleus-definitie in chemie

In de chemie is een kern het positief geladen centrum van het atoom dat bestaat uit protonen en neutronen. Het wordt ook wel de "atoomkern" genoemd. Het woord "kern" komt van het Latijnse woord kern, wat een vorm van het woord is nux, wat noot of kernel betekent. De term werd bedacht in 1844 door Michael Faraday om het centrum van een atoom te beschrijven. De wetenschappen die betrokken zijn bij de studie van de kern, zijn samenstelling en kenmerken worden nucleaire fysica en nucleaire chemie genoemd.

Protonen en neutronen worden bijeengehouden door de sterke nucleaire kracht. Elektronen, hoewel aangetrokken tot de kern, bewegen zo snel dat ze er omheen vallen of op een baan om de aarde draaien. De positieve elektrische lading van de kern komt van de protonen, terwijl de neutronen geen netto elektrische lading hebben. Bijna alle massa van een atoom zit in de kern, omdat protonen en neutronen veel meer massa hebben dan elektronen. Het aantal protonen in een atoomkern definieert zijn identiteit als een atoom van een specifiek element. Het aantal neutronen bepaalt welke isotoop van een element het atoom is.

Grootte

De kern van een atoom is veel kleiner dan de totale diameter van het atoom omdat de elektronen op afstand van het centrum van het atoom kunnen zijn. Een waterstofatoom is 145.000 keer groter dan zijn kern, terwijl een uraniumatoom ongeveer 23.000 keer groter is dan zijn kern. De waterstofkern is de kleinste kern omdat deze bestaat uit een eenzaam proton. Het is 1,75 femtometers (1,75 x 10^-15 m). Het uraniumatoom bevat daarentegen veel protonen en neutronen. De kern is ongeveer 15 femtometers.

Rangschikking van protonen en neutronen

De protonen en neutronen worden meestal afgebeeld als samengeperst en gelijkmatig verdeeld in bollen. Dit is echter een vereenvoudiging van de feitelijke structuur. Elk nucleon (proton of neutron) kan een bepaald energieniveau en een reeks locaties innemen. Hoewel een kern bolvormig kan zijn, kan deze ook peervormig, rugbybalvormig, discusvormig of triaxiaal zijn.

De protonen en neutronen van de kern zijn baryons samengesteld uit kleinere subatomaire deeltjes, quarks genoemd. De sterke kracht heeft een extreem kort bereik, dus protonen en neutronen moeten heel dicht bij elkaar zijn om te worden gebonden. De aantrekkelijke sterke kracht overwint de natuurlijke afstoting van de vergelijkbaar geladen protonen.

Hypernucleus

Naast protonen en neutronen is er een derde type baryon dat een hyperon wordt genoemd. Een hyperon bevat ten minste één vreemde quark, terwijl protonen en neutronen bestaan ​​uit op en neer quarks. Een kern die protonen, neutronen en hyperonen bevat, wordt een hypernucleus genoemd. Dit type atoomkern is niet in de natuur gezien, maar is gevormd in fysica-experimenten.

Halo Nucleus

Een ander type atoomkern is een halokern. Dit is een kernkern die wordt omgeven door een draaiende halo van protonen of neutronen. Een halokern heeft een veel grotere diameter dan een typische kern. Het is ook veel onstabieler dan een normale kern. Een voorbeeld van een halokern is waargenomen in lithium-11, dat een kern heeft die bestaat uit 6 neutronen en 3 protonen, met een halo van 2 onafhankelijke neutronen. De halfwaardetijd van de kern is 8,6 milliseconden. Verschillende nucliden hebben een halogeenkern wanneer ze in de opgewonden toestand zijn, maar niet wanneer ze zich in de grondtoestand bevinden.

bronnen:

•  M. May (1994). "Recente resultaten en richtingen in hypernucleaire en kaon fysica". In A. Pascolini. PAN XIII: deeltjes en kernen. Wereldwetenschappelijk. ISBN 978-981-02-1799-0. OSTI 10107402
• W. Nörtershäuser, Nuclear Charge Radii van Be en de One-Neutron Halo Nucleus Be, Fysieke beoordeling brieven, 102: 6, 13 februari 2009,