Quand Ernest Rutherford a déduit la structure fondamentale de l'atome - que toute la charge positive réside dans une petite région appelée le noyau - il a également déduit que la taille du noyau est inférieure à 0,0001 pour cent de la superficie totale de l'atome et moins de 10 ^ -13 m de diamètre. Depuis le noyau représente également plus de 99 pour cent de la masse d'un atome, il a dû être extrêmement dense. Les scientifiques savent maintenant que la densité d'un noyau varie très peu d'un atome et d'un élément à l'autre; il est essentiellement constant à 2,3 x 10 ^ 17 kg / m ^ 3, soit 2,3 x 10 ^ 14 g / cm ^ 3. L'eau, par souci de comparaison, présente une densité d'environ 1,0 g / cm ^ 3. La détermination de la densité nucléaire pour vous-même est un moyen utile d'exercer votre curiosité intellectuelle.
Instructions
1 Sélectionnez un isotope donné pour tout élément. Un isotope se réfère à un atome avec un nombre particulier de neutrons et de protons. De nombreux éléments ont plus d'un isotope stable. Les scientifiques écrivent généralement des symboles d'isotopes avec un numéro précédent l'abréviation chimique de l'élément. Le cuivre, par exemple, existe sous forme de deux isotopes stables: 63Cu et 65Cu. 63 et 65 représentent la somme des protons et des neutrons pour les atomes de cuivre. L'isotope choisi n'a pas d'importance; n'importe quel isotope doit donner approximativement le même résultat.
2 Calculer l'estimation de rayon R nucléaire selon la RaA ^ R = (1/3), dans laquelle Ra est de 1,23 femtomètres, ou FM, et A ^ (1/3) représente la racine cubique du nombre de masse, qui est la somme de la les protons et les neutrons des isotopes. Pour le 65Cu isotopique, A = 65 et R = 1,23 fm
^ 65 (1/3) = 1,23 fm 4,02 = 4,95 fm. Convertissez cette valeur en centimètres en multipliant le résultat par 10 ^ -13. Dans ce cas, le résultat est de 4,95 x 10 ^ -13 cm.
3 Calculer le volume du noyau , selon l'équation pour le volume d'une sphère V = 03.04
pi R ^ 3, où pi = 3,14 ... et R ^ 3 représente le rayon atomique de l' étape 2 élevé à la troisième puissance . En continuant avec l'exemple du cuivre de l' étape 2, V = 4/3 3,14 (4,95 x 10 ^ -13 cm) ^ 3 = 5,08 x 10 ^ -37 cm ^ 3.
4 Déterminer la masse du noyau en multipliant le nombre de masse de l'isotope par la masse d'un proton ou un neutron. À deux décimales, les protons et les neutrons deux des masses d'exposition de 1,67 x 10 ^ -27 kg. Par conséquent, 65
1,67 x 10 ^ -27 = 1.08 x 10 ^ -25 kg. Convertir cette valeur à l'unité de densité plus classique de grammes en multipliant par 10 ^ 3. Dans ce cas, 1,08 x 10 ^ -25 10 ^ 3 = 1,08 x 10 ^ -22 g.
5 Calculer la densité en divisant la masse de l'étape 4 par le volume de l'étape 3. Continuer avec l'exemple précédent, d = 1,08 x 10 ^ -22 g / 5,08 x 10-37 cm ^ 3 = 2.13 x 10 ^ 14 g / cm ^ 3.