[일반화학]핵화학

소개

원자 핵이 무엇인지에 대해 알아보고 주변에서 핵화학과 밀접한 환경들이 무엇인 알아본다
또한 핵화학을 통해 앞으로 시사적으로나 연구적으로나 핵의 전망에 대해 함께 탐구해보는 레포트입니다.

목차

1. 원자핵
2. 핵결합 에너지
3. 방사능
1) γ붕괴
2) α붕괴
3) β붕괴
4. 핵분열
5. 핵융합
6. 동위원소의 이용
7. 원자로
8. 원자로의 안전도
9. 원자력 발전소와 핵폭발
10. 핵무기의 전망
11. 핵무기의 폭발과 방사능 오염
12. 방사능 관리와 폐기물 처리
13. 방사선이 인체에 미치는 영향
14. 원자력의 미래

본문내용

1. 원자핵
원자핵(nuclei)은 원소의 원자번호와 같은 수의 양성자와 질량수에서 원자번호를 뺀 값과 같은 수의 중성자를 포함하고 있다. 핵종(nuclide)은 편의상 어떤 특정한 원자번호와 질량수를 가진 핵의 종류를 말한다. 예를 들면는 하나의 핵종이다. 그리고 핵자(nucleon)는 양성자와 중성자를 합쳐서 부르는 말이다.
원자핵은 원형 또는 계란과 비슷한 모양이고, 핵 반지름은 보통 10-12cm보다 약간 작으므로 원자의 반지름보다 약 10,000배 정도 작다. 핵력(nuclear force)이란 핵자 사이의 인력으로 양성자들 사이, 중성자들 사이 혹은 양성자와 중성자 사이에 작용한다. 양 전하를 띤 양성자와 전하를 띠지 않은 중성자를 강하게 결합시킬 수 있는 핵력은 전자와 양성자 사이의 Coulomb 힘보다 훨씬 강하다. 이러한 핵력은 대단히 강하지만 10-13cm의 아주 좁은 거리에만 미친다.
[그림 1]에서 위치에너지는 양성자가 중성자나 양성자에 접근함에 따라 변하는 것을 보여준다. 왼쪽 그림에서 Coulomb 반발은 두 양성자 사이에서 약 10-13cm 거리에 도달할 때까지 작용하고 다음에 핵의 인력이 작용한다. 오른쪽 그림에서는 10-13cm의 거리에 도달할 때까지 양성자와 중성자(혹은 두 중성자)사이에 아무런 힘도 작용하지 않는다.

2. 핵결합 에너지
핵결합 에너지(nuclear binding energy)는 핵자가 결합하여 핵을 생성할 때 방출되는 에너지라고 정의할 수 있다. 원자의 질량은 항상 원자를 이루는 전자, 양성자, 중성자 등의 전체 질량보다는 더 작다. 예를 들면은 2개의 양성자와 2개의 중성자로 구성되어 있다. 그러나 의 실제 질량은 이 네 핵자들의 질량의 합보다 적다. 즉,
2 × 양성자의 질량 = 2 (1.00728 amu) = 2.01456amu
2 × 중성자의 질량 = 2 (1.00867 amu) = 2.01734amu
합계 = 4.03190amu
의 질량 = 4.0015amu
부족한 질량 = 0.0304amu

참고자료

· 일반화학 책!
· McMurry - World of Chemistry