Question:
Un proton peut-il être éjecté d'un atome?
Murtuza Vadharia
2014-07-18 19:30:24 UTC
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Considérons un atome neutre qui a $ n $ protons et $ n $ électrons. Est-il possible d'éliminer un proton de l'atome via une technique telle que le bombardement avec une autre particule ou l'application d'une quantité d'énergie appropriée au système?

Cinq réponses:
#1
+13
ron
2014-07-18 23:12:14 UTC
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Est-il possible d'éliminer un proton de l'atome via une technique telle que le bombardement avec une autre particule ou l'application d'une quantité d'énergie appropriée au système?

Oui, ceci se produit dans la nature et peut également être fait en laboratoire. Dans la nature, le processus est connu sous le nom de désintégration radioactive. Vous trouverez ci-dessous deux processus de désintégration qui élimineront un ou plusieurs protons

  • désintégration alpha: un atome éjecte un noyau d'hélium (2 protons et 2 neutrons) $$ \ ce {^ 239_94Pu -> ^ 4_2He + ^ 235_92U} $$
  • désintégration beta-plus: un positron est émis et un proton est converti en neutron.

Dans le laboratoire (nucléaire), un processus connu sous le nom de phototransmutation peut être utilisé. Si un noyau est irradié avec des rayons gamma de haute énergie (photons de haute énergie), il peut absorber l'énergie et se transformer en un autre élément en éjectant un proton et / ou un neutron $$ \ ce {^ 25_12Mg ->C [{h \ nu} ] \ ^ 1_1H + ^ 24_11Na} $$

Vous pouvez faire une estimation approximative de l'énergie requise comme suit: $$ \ mathrm {24.98583692 \, amu ~ \ longrightarrow 1.00727647 \, amu + 23.99096278 \, amu} $$ en comparant la masse de départ et la masse finale, nous constatons que 0,01240233 ua a été gagné dans le processus. Puisque 1 amu = 931,5 MeV, le photon gamma devrait avoir une énergie d'au moins 11,6 MeV.

Dans le cas le plus extrême, certaines des premières étoiles de l'univers peuvent avoir été détruites lorsque les températures dans leurs noyaux ont produit des photons avec suffisamment d'énergie pour briser complètement les noyaux atomiques et drainer l'énergie qui empêchait l'effondrement gravitationnel: http: //en.wikipedia .org / wiki / Photodisintegration # Hypernovae
@ron Ce concept expliqué par vous est-il applicable pour les éléments ayant un numéro atomique supérieur à 60.
@ron Suppose Par exemple, puis-je supprimer 1 proton du mercure par la méthode de désintégration alpha ou la méthode beta plus?
@murtuza vadharia Il n'y a pas de radio-isotopes naturels du mercure. Cependant, il existe des isotopes de mercure de courte durée (de quelques secondes à quelques heures) qui sont formés par la désintégration radioactive d'un noyau parent et qui subissent une désintégration alpha et / ou bêta-plus. Pour plus de détails, voir http://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_mercury P.S. Si la réponse ci-dessus vous a été utile, veuillez la marquer comme acceptée, merci.
#2
+11
dmckee --- ex-moderator kitten
2014-07-19 00:51:51 UTC
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Il existe en fait un (très petit) nombre de noyaux qui présentent des désintégrations spontanées d'émission de protons.

Les réactions d'émission de protons initiées par des photons, des neutrons ou des alpha telles que la réaction initiée par alpha sur Sulphur discutée dans cette pré-impression. Un incident d'alphas d'énergie modérée sur des noyaux légers génère de nombreux états finaux intéressants, un fait qui a joué un rôle déterminant dans la compréhension du fonctionnement du noyau (ce qui est certes généralement présenté comme une question de physique plutôt que de chimie).

C'est une réponse assez perspicace @dmckee !!!Travaillez-vous dans le chevauchement entre physique et chimie?Je me demande sivous pourriez êtreen mesure de nousaider à lancer[Modélisationdes matériaux](https://area51.stackexchange.com/proposals/122958/materials-modeling?referrer=OWQ1ZTEwNzhmOGY2MGIxYWNkNTU5MWE5ZjhiODc2YjVjZjUzMjJjODQ4MWQyMWQ5MzNkYzE1ZDMxMTUxZThmNFkXYBO-Vm8c7Eyys9QqLd_yU5Q_b372ma-7azTIB9bM0)qui est surla modélisation informatiqueetlogiciels scientifiquespour la conception des matériaux et la spectroscopie / chimie quantique.
@user1271772 J'ai [suspendu mes activités sur Stack Exchange pour le moment] (https://physics.meta.stackexchange.com/questions/12654/stepping-down-and-taking-a-break), et je suis dans tous les casplus un gars expérimental et de particules qu'un gars de calcul ou de matériaux.
#3
+8
permeakra
2014-07-19 01:15:00 UTC
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C'est plus une question de physique nucléaire. Mais j'en écrirai quand même.

Premièrement, il y a une bonne quantité de noyaux naturellement radioactifs, qui émettent des particules alpha, c'est-à-dire $ \ ce {^ 4He} $ nucleus. Ensuite, il y a une désintégration $ \ beta ^ + $ moins courante, lorsque le noyau émet un positron, transformant un proton en neutron dans le processus (et émettant un neutrino). Ensuite, certains noyaux capturent l'électron (généralement à partir de la couche d'électrons la plus basse), émettant un neutrino et à nouveau, transformant un proton en neutron. L'émission de protons est connue, mais extrêmement rare.

Ensuite, il y a une certaine quantité de réactions nucléaires, lorsqu'une particule de haute énergie entrante fusionne avec le noyau, que le noyau excité résultant émet d'autres particules. Ces réactions sont extrêmement spécifiques, chaque paire de noyau et de particule a ses propres voies de réaction, etc., etc. Exemple de réaction d'émission de protons:

$ \ ce {\ ^ 3He + D = ^ 4He + ^ p} $

Parfois, des noyaux lourds après avoir capturé un neutron subissent $ \ beta $ -decay, se transformant en noyaux $ \ alpha $ -radioactifs. Le résultat net serait de perdre un proton et peut-être un neutron ou deux. Mais c'est terriblement spécifique pour quelques noyaux.

TL; DR: non, il n'y a pas de technique générale, mais il existe des techniques (très coûteuses), qui fonctionnent dans certains cas spécifiques.

#4
+6
ashu
2014-07-18 20:04:21 UTC
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Je n'ai pas beaucoup de connaissances en chimie nucléaire mais:

est-il possible que par n'importe quelle méthode comme bombarder une autre particule ou fournir une énergie élevée, pouvons-nous éliminer le proton de l'atome?

Le meilleur exemple auquel je puisse penser en ce moment est la désintégration alpha. Une particule alpha est constituée de deux protons et de deux neutrons liés ensemble en un fragment identique à un noyau d'hélium.

C'est aussi ce que nous faisons dans la fission / fusion nucléaire [bombe atomique, etc.]. Mais je pense que l'ajout ou la suppression d'un seul proton peut être très difficile.

#5
+1
Oscar Lanzi
2019-10-18 15:17:51 UTC
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Un isotope fabriqué en supprimant un proton d'un atome est le carbone-14. L'azote-14 est bombardé avec un neutron et un proton est déplacé donnant le carbone-14, qui finit par se désintégrer en isotope d'azote. Notre capacité à dater la matière organique via le carbone 14 dépend donc d'un processus d'élimination des protons.



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