පරමාණුක ව්‍යූහය, න්‍යෂ්ටික සංකේත හා පරමාණුක ස්කන්ධ
පරමාණුක ව්‍යූහය
පදාර්ථයේ තැනුම් ඒකකය වන්නේ පරමාණුවයි.එහි ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන යන අංශු වලින් සමන්විතය.එම නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන සමන්විත වනුයේ තවත් අනු කොටස් වලිනි. පරමාණු වල පවතින ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව මත රසායනික ගුණ වෙනස් වේ. ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන පොදු වේ නියුක්ලියෝන ලෙස හැදින්වේ.
පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය
පරමාණුවක විශ්කම්භය 10-10m ගණයේද න්‍යෂ්ටියේ විශ්කම්භය 10-15m ගණයේද වේ. පරමාණුවේ ස්කන්ධය 99.9% කට වඩා වැඩි ප්‍රමාණයක් න්‍යෂ්ටිය නියෝජනය කරයි.පරමාණුක න්‍යෂ්ටියේ පවතින්නේ ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන පමණි.මෙම අංශු දෙවර්ගය නියුක්ලියෝන ලෙස හැදින් වේ.
ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධය kg වන අතර එය ඉලෙක්ට්‍රෝනය ස්කන්ධය මෙන් 1836 වාරයකි.ප්‍රෝටෝනයක ආරෝපණය C වේ.නියුට්‍රෝනයට ආරෝපණයක් නොමැති අතර එහි ස්කන්ධය kg වන අතර එය ඉලෙක්ට්‍රෝනය ස්කන්ධය මෙන් 1839 වාරයකි.
පරමාණුක අංශුව සංකේතය ආරෝපණය ස්කන්ධය
- ඉලෙක්ට්‍රෝන e -1.6 x 10-19 11 x 10-31kg
- ප්‍රෝටෝන p +1.6 x 10-19 6726 x 10-27kg
- නියුට්‍රෝන n 0 6748 x 10-27kg
ඉහත වගුව ඇසුරෙන් ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන වල ස්කන්ධය ආසන්න වශයෙන් සමාන බවත් ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්කන්ධය එයින් 2000න් එක් පංගුවක් බවත් පැහැදිලි වේ
න්‍යෂ්ටික අංකනය
පරමාණුක න්‍යෂ්ටියේ පවතින ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව පරමාණුක ක්‍රමාංකය (Z) ලෙසත් එහි ඇති ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාවේත් නියුට්‍රෝන සංඛ්‍යාවේත් එකතුව ස්කන්ධ ක්‍රමාංකය (A) ලෙසත් හැදින්වේ. එය පහත පරිදි අංකනය කල හැක.
X යනු අදාළ මූලද්‍රව්‍යයේ රසායනික සංකේතය
Z යනු පරමාණුක ක්‍රමාංකය හෙවත් න්‍යෂ්ටියේ ඇති ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව
A යනු ස්කන්ධ ක්‍රමාංකයයි
A = Z + N
සමස්ථානික
න්‍යෂ්ටියේ පවතින ප්‍රොටෝන සංඛ්‍යාව සමාන නමුත් නියුට්‍රෝන සංඛ්‍යාව අසමාන මූලද්‍රව්‍ය සමස්ථානික වේ.
පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකය
ස්කන්ධ වර්ණාවලිමානය භාවිතයෙන් කළ මිනුම් අනුව කාබන්-12 පරමාණුවේ ස්කන්ධය 1.992647×10-26 kg වේ.
න්‍යෂ්ටික ශක්තිය හා සක්‍රියතාව
1. න්‍යෂ්ටික ශක්තිය
පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය විද්‍යුත් වශයෙන් ධන ආරෝපිත වන අතර ඒවා කූලෝම් ආකර්ෂණ බල අභිබවා තදින් බැදී පවතින්නේ ප්‍රබල න්‍යෂ්ටික බල මගිනි.මෙම න්‍යෂ්ටිය තුල නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන ඇති අතර ඒවා එකිනෙක සමග තදින් බැදී පවතී. ප්‍රෝටෝන-ප්‍රෝටෝන අතර ද, ප්‍රෝටෝන-නියුට්‍රෝන අතර ද, නියුට්‍රෝන-නියුට්‍රෝන අතර ද මෙම න්‍යෂ්ටික බල පවතී.
සාමාන්‍යයෙන් රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවට සහභාගී වන්නේ එහි ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ.නමුත් න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාවට සහභාගී වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන වේ.මෙහිදී බන්ධන බිදී යාම සිදුවන අතර අති විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයක් මුක්ත වේ.සාමාන්‍යයෙන් රසායනික ව අණුවක් දහනය කිරීමේ දී බන්ධන බිදීම නිසා ජනනය වන ශක්තිය 9eV පමණ වේ. U න්‍යෂ්ටියක් කොටස් දෙකට බෙදීමෙන් 200MeV පමණ ශක්ති ප්‍රමාණයක් මුක්ත වේ
2. බන්ධන ශක්තිය
පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියේ පවතින ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යාව හා නියුට්‍රෝන ගණන දන්නා විට නිදහස් ප්‍රෝටෝනයක හා නිදහස් නියුට්‍රෝනයක ස්කන්ධ අගයන්ගේ අනුසාරයෙන් එම න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධය සෙවිය හැක.ඕනෑම න්‍යෂ්ටියක ස්කන්ධය එය නිර්මාණය වී ඇති ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන වල මුළු ස්කන්ධයට වඩා යම් ප්‍රමාණයක් අඩු ය.
ඉහත ස්කන්ධ හානියට හේතු වන්නේ නියුක්ලියෝන එකතු වී න්‍යෂ්ටියක් නිර්මාණය වී මුක්ත වන අධික ශක්තියයි.එය අයින්ස්ටයින්ගේ ස්කන්ධ-ශක්ති සමීකරණය මගින් ගණනය කල හැක.
3. අයින්ස්ටයින් සමීකරණය
4. නියුක්ලියෝනයක බන්ධන ශක්තිය
න්‍යෂ්ටියක බන්ධන ශක්තිය න්‍යෂ්ටියේ පවතින නියුක්ලියෝන සංඛ්‍යාවෙන් බෙදීමෙන් එක් නියුක්ලියෝනයක් සදහා බන්ධන ශක්තිය ගණනය කළ හැක.
කිසියම් න්‍යෂ්ටියක් එහි අඩංගු සංඝටක බවට පත් කිරීමට බන්ධන ශක්තියට සමාන ශක්තියක් ලබා දිය යුතුය. තවද කිසියම් න්‍යෂ්ටියකින් නියුක්ලියෝනයක් ඉවත් කිරීමට කල යුතු කාර්යය ප්‍රමාණය එම න්‍යෂ්ටියේ නියුක්ලියෝනයක බන්ධන ශක්තියට සමාන වේ. සාමාන්‍යයෙන් න්‍යෂ්ටික ශක්තිය මනිනු ලබන්නේ MeV වලිනි.
උදා:-
හිලීයම් පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියෙහි ප්‍රෝටෝන දෙකක් සහ නියුට්‍රෝන දෙකක් අඩංගු වේ පහත සදහන් දත්ත උපයෝගී කර ගනිමින් හීලියම් න්‍යෂ්ටියක නියුක්ලියෝනයකට බන්ධන ශක්තිය ගණනය කරන්න.
හීලියම් පරමාණුවේ සාපේක්ෂ පරමාණුක ස්කන්ධය -4.002
හිලීයම් පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියෙහි ප්‍රෝටෝන දෙකක් හා නියුට්‍රෝන දෙකක් අඩංගු හෙයින් න්‍යෂ්ටියෙහි අපේක්ෂිත ස්කන්ධය
පහත ප්‍රස්තාරයෙන් නිරූපණය වන්නේ පරමාණුවල ස්කන්ධ අංකය අනුව නියුක්ලියෝනයකට අනුරූප මධ්‍යන්‍ය බන්ධන ශක්තිය විචලනයයි
6.3 න්‍යෂ්ටික ස්ථායීතාව
ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන ඒකරාශී වී සෑදෙන න්‍යෂ්ටිය ප්‍රෝටෝන-ප්‍රෝටෝන අතර ඇතිවන විද්‍යුත් විකර්ෂණය මැඩ ගෙන එහි ස්ථායිතාව පවත්වා ගනීමට ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන අතර මෙසෝන නම් වූ අංශු විශේෂයක් හුවමාරු වීම නිසා මෙම ස්ථායීතාව ඇති වී ඇත.
මෙහිදී එකක් අනිකෙහි ප්‍රති අංශුව ලෙස පවතින හා යන මෙසෝන මෙන් ම වශයෙන් හදුන්වනු ලබන උදාසීන මෙසෝන ද හුවමාරුවට දායක වේ. මෙහිදී ප්‍රෝටෝන නියුට්‍රෝන බවටත් නියුට්‍රෝන ප්‍රෝටෝන බවටත් පත් වේ.පහත වගුව තුල මෙසෝන වල ආරෝපණය හා ස්කන්ධය ගැන විමසා බලමු.
උදාහරණයක් ලෙස P1 හා P2 ප්‍රෝටෝන දෙකක් සම්බන්ධයෙන් සහ N1 හා N2
නියුට්‍රෝන දෙකක් සම්බන්ධයෙන් මෙම හුවමාරු ක්‍රියාවලි පහත දැක්වෙන පරිදි පෙන්නුම් කල හැක.
නිශ්චිත පරමාණුක ක්‍රමාංකයක් හා ස්කන්ධ ක්‍රමාංකයක් සහිත පරමාණුවක්, අයනයක් හෝ න්‍යෂ්ටියක් නියුක්ලයිඩයක් ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.නියුක්ලයිඩ පහත සදහන් කාණ්ඩ තුනට වර්ග කල හැක.
1.ස්වභාවික ලෙස පවතින ස්ථායී නියුක්ලයිඩ
2.ස්වභාවික ලෙස පවතින අස්ථායී නියුක්ලයිඩ
3.කෘතීම නියුක්ලයිඩ
නියුක්ලයිඩ ස්ථායී වීම සදහා එහි අඩංගු නියුට්‍රෝන සංඛ්‍යාව ,ප්‍රොටෝන සංඛ්‍යාවට දරණ අනුපාතය (n/p අනුපාතය)කිසියම් අගය පරාසයක පැවතිය යුතු අතර අඩු ස්කන්ධ අංක සහිත ස්ථායි නියුක්ලයිඩ සදහා එය 1 ට ආසන්න වේ.එහෙත් වැඩි ස්කන්ධ අංක සහිත ස්ථායි නියුක්ලයිඩ සඳහා n/p අනුපාතය 1.6 ක් පමණ වේ.පරමාණුක න්‍යෂ්ටියක පවතින ප්‍රෝටෝන ගණන වැඩි වෙන විට ඒවා අතර විද්‍යුත් විකර්ෂණ බල ප්‍රබල ලෙස පාලනය කල යුතුය.එවිට මෙසෝන හුවමාරුව සිදු වීමට වැඩි අරෝපණයක් ඇති න්‍යෂ්ටි වල ඉහළ n/p අනුපාතයක් පැවතිය යුතුය.
නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන සංඛ්‍යා අතර අනුපාතය ස්ථායී න්‍යෂ්ටි සදහා වූ අගය පරාසයට පිටතින් පවතින ලෙස කිසියම් ආකාරයකට කෘතිම ලෙස නියුක්ලයිඩ තනනු ලබන්නේ නම් නියමිත n/p අනුපාතයක් සහිත ස්ථායී න්‍යෂ්ටියක් ලැබෙන තෙක් එය ස්වයං සිද්ධ ලෙස පෘථක්කරණය වේ.
.
6.4 න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනය
නියුක්ලියෝනයකට බන්ධන ශක්තිය හා ස්කන්ධ අංකය අතර ප්‍රස්ථාරයේ පරිදි ස්කන්ධ අංකය 60න් ඉහළ න්‍යෂ්ටි වල ස්කන්ධ අංකය සමග එක් නියුක්ලියෝනයක බන්ධන ශක්තිය අඩු වේ.එම නිසා ඉතා විශාල න්‍යෂ්ටියක් කොටස් කීපයකට කැඩී යාම හෙවත් විඛණ්ඩනය වීමෙන් ලැබෙන කුඩා කොටස් වඩා ස්ථායී විය හැකිය.එවිට කැඩුණු කොටස් වල ස්කන්ධවල එකතුව මුල් න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධ වලට වඩා අඩු වේ.
එම ස්කන්ධ වල වෙනස ශක්තිය ලෙස මුක්ත වේ.
උදා :-
1. න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක
අවධි ස්කන්ධ
U ඉතා අඩු ස්කන්ධයක් ඇත්නම් ඉහත දාම ප්‍රතික්‍රියාවෙන් මුක්ත වන නියුට්‍රෝන තවත් විඛණ්ඩනයක් ප්‍රේරණය නොකර ඉවතට කාන්දු වේ. එම දාම ප්‍රතික්‍රියාව නොනැවතී දිගටම ඉදිරියට පවත්වා ගැනීමට අවශ්‍ය අවම U ස්කන්ධය අවධි ස්කන්ධය ලෙස හදුන්වයි.( U 50kg පමණ )
පාලක දඬු
දාම ප්‍රතික්‍රියාවේ දී ඇති වන නියුට්‍රෝන ප්‍රමාණය අවශොෂණය කර ගැනීම මගින් පාලනය කිරීමට ප්‍රතික්‍රියාකාරකය තුළ B,Cd හා Fe දඬු භාවිතා කරයි.ඒවා හොද නියුට්‍රෝන අවශෝකයන්‍ ය.
විදුලිය නිපදවිම සදහා තනා ඇති න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක තුළ මෙවැනි ක්‍රියාවලින් උත්පාදනය වූ තාපයෙන් හුමාල ට’බයින ක්‍රියාත්මක කොට විදුලිය නිපදවයි.
පරමාණුක බෝම්බ
පාලනය නොකල න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩන දාම ශ්‍රේණියක් මගින් අධික ශක්තියක් මුක්ත වේ.එය උපයෝගී කර ගනිමින් පරමාණුක බෝම්බය නිපදවා ඇත.කෙටි කලක් තුල සිදුවන මෙම ප්‍රතික්‍රියා ශ්‍රේණිය නිසා විශාල හානියක් සිදු වේ.මෙය නිර්මාණය කරනුයේ අවධි ස්කන්ධයට වඩා අඩු ස්කන්ධ සහිත විකිරණශීලී පොලෝනියම් හා විකිරණශීලී යුරේනියම් නියදි දෙකක් වෙන වෙනම තැබීමෙනි .ඉන්පසු බෝම්බය ක්‍රියාත්මක වීමේදී එම නියඳි දෙක එකතු වී ඒවායේ මුළු ස්කන්ධය අවධි ස්කන්ධයට වඩා වැඩි වේ. මෙමගින් න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩක ප්‍රතික්‍රියා දාමය ආරම්භ වේ.
බෝම්බය පුපුරා යාමෙන් අනතුරුව පරිසරයට මුදා හැරෙන විඛණ්ඩන ඵල නිසා විමෝචනය වන විකිරණ හේතුවෙන් දීර්ඝ කාලයක් යනතුරු ජීවීන්ට සහ පරිසරයට ඉතා බරපතල ලෙස හානිකර වූ ප්‍රතිඵල අත් විදීමට සිදු වේ.මෙම අහිතකර ප්‍රතිඵල පරම්පරා ගණනාවක් යන තෙක්ද පැවතිය හැක.
උදාහරණ ලෙස හිරෝශිමා හා නාගසාකි වෙත හෙලූ පරමාණුක බෝම්බ නිසා විශාල මිනිස් හා දේපල හානි මෙන්ම පරම්පරා ගණනක් යන තෙක් එම ප්‍රදේශවල කායික හා මානසික බෙලහීනතාවන් සහිත දරුවන් ඉපදීම ද සිදු විය.
6.6 න්‍යෂ්ටික විලයනය
උදා:-
හයිඩ්‍රජන් න්‍යෂ්ටි දෙකක් එකිනෙකට යාන්තමින් ස්පර්ශ කිරීමට අවශ්‍ය චාලක ශක්තිය.
- න්‍යෂ්ටික ශක්තිය – පළමු කොටස
- න්‍යෂ්ටික ශක්තිය – දෙවන කොටස
- න්‍යෂ්ටික ශක්තිය – තෙවන කොටස
