משתמש:מלח השמים/ארגז חול/יציבות החומר

יציבות החומר מציינת את תכונתו של החומר להשאר במצבו.

הערה: מאמר זה מקיף נושאים רבים מתחומי הכימיה והפיזיקה. קוראים החסרים רקע בתחומים אלו מוזמנים לעיין בדף מונחים במבנה האטום לשם הבנת מונחים מתחומים אלו, או להכנס למאמרים בנושאים אלו באמצעות הקישורים הפנימיים שבמאמר זה.

הבטים ביציבות החומר

ביציבות החומר ישנם שני היבטים:

• יציבות גרעין האטום - אטום יציב תכונתו להשאר במצבו ולעומתו אטום בלתי יציב תכונתו להתפרק. רדיואקטיביות היא התפרקות של גרעין אטום בלתי יציב לגורמים פשוטים יותר (שגם הם יכולים להיות בלתי יציבים), תוך כדי פליטת קרינה.

• יציבות המולקולות - המצב האלקטרוני היציב של אטום נחשב למצב אלקטרוני הקיים בגזים אצילים במצבם הנייטרלי. לכל אטום שאינו במצב זה יש שאיפה להגיע אליו, באמצעות הוספה או היפרדות של אלקטרונים. שאיפתו של האטום להגיע למצב נייטרלי משפיעה הן על התנהגות חלקי האטום בינם לבין עצמם וגם על הקשרים הכימיים שמהותם זו האינטרקציה בין אטום אחד לאטומים אחרים.
  
  דוגמאות לקשרים כימיים: קשר מתכתי - קשר יוני - קשר קוולנטי - קשר מימן - קשר ואן דר וואלס.

הכוחות המשפיעים על יציבות החומר

• כוחות המכניקה הקלאסית הפועלים על חלקי האטום כגון: אנרגיה קינטית, אנרגיה פוטנציאלית ותנע רדיאלי.
• כוחות מגנטיים אינם משחקים תפקיד ברוב "האטומים הרגילים".
• ארבעת הכוחות הבסיסיים שהם:
  הכוח הגרעיני החזק.
  הכוח האלקטרומגנטי.
  הכוח הגרעיני החלש - כוח זה יחד עם הכוח האלקטרומגנטי מהווים את הכוח האלקטרו-חלש.
  כוח הכבידה - כוח זה זניח ביותר באטום.

חלקי החומר המושפעים מכוחות אלו

חלקי חומר שונים מושפעים. ביניהם: יסודות כימיים, מולקולות, אטומים, חלקיקים תת-אטומיים שהם חלקיקים שגודלם קטן מזה של אטום והם המרכיבים את האטום. ועד לחלקיקים אלמנטריים שמהם מורכבים החלקיקים האחרים. חלקיקים אלו נחקרים בפיזיקת החלקיקים.

הגורמים והכוחות המשפיעים על יציבות גרעין האטום

• הכוח הגרעיני החזק המושך את הנוקליאונים - המורכבים מקווארקים - זה לזה.
• נייטרון המתקרב מאוד לגרעין האטום עד לטווח ההשפעה של הכוח הגרעיני החזק שגרעין, או נייטרון המתנגש בגרעין.
• הכוח הגרעיני החלש.
• נייטרינו העובר דרך חומר והמגיע לטווח השפעת הכוח הגרעיני החלש. הסיכוי לכך נמוך ביותר. אך הוא המאפשר להבין את בעיית איבוד האנרגיה בהסבר לתהליך התפרקות בטא.
• הכוח האלקטרומגנטי.
• דחייה בין פרוטונים - המסווגים כבאריונים - שמטענם החשמלי חיובי.
• מספר הנייטרונים בגרעין. מספר זה עשוי להיות שונה אף בין אטומים הנמצאים באותו מקום בטבלה המחזורית של היסודות. אטומים שמספר הנייטרונים שבהם שונה מהמספר הנפוץ בטבע קרויים איזוטופים. חלק מהאיזוטופים הם איזוטופים רדיואקטיביים, שזמן מחצית החיים שלהם יכול להיות אפילו שבריר שנייה בלבד.
• פער גדול ביחס בין מספרי הפרוטונים והנייטרונים בגרעין עשוי לגרום לקרינת בטא.

הגורמים והכוחות המשפיעים על הקשרים הכימיים

• הכוח האלקטרומגנטי.
• משיכה בין האלקטרונים שמטענם שלילי לבים הפרוטונים שמטענם חיובי.
• מלאות מספר האלקטרונים - שהם סוג של לפטונים - ברמות האנרגיה השונות שסביב גרעין האטום. אלקטרוני הערכיות הנמצאים ברמה האחרונה שסביב האטום הם היחידים שיכולים להשתתף ביצירת קשרים כימיים. מכיוון שאלקטרונים הם פרמיונים חל עליהם עקרון האיסור של פאולי האחראי ליציבות מעגליהם באטום.
• חלקיקים בעלי מטען חשמלי כפרוטונים, או נייטרונים, העוברים דרך החומר ומייננים אותו.
• רדיוס אטומי הינו המרחק מהגרעין לקליפת האלקטרונים האחרונה ויש לו השפעה על היכולת להוציא אלקטרון מהאטום.
• במפגש של פוזיטרון באלקטרון יאיינו אלו אחד את השני ומסתם תהפוך כולה לאנרגיה (בצורה של קרני גמא), בהתאם לתורת היחסות הפרטית, על פי הנוסחה E=mc².

קישורים חיצוניים

• מונחון כימיה - באתר של מטח.
• יציבות החומר - פרופ' רועי בר - מאמר זה מתייחס לכוחות המכניקה הקלאסית הפועלים על חלקי האטום. קובץ PDF (Download Adobe Reader).