Çekirdek Kimyası

Çekirdek Kimyası, Maddelerin temel yapılarını, birleşimlerini, dönüşümlerini, çözümlemelerini birleşimlerini ve üretim yöntemlerini inceleyen bir kimya dalıdır. Yani çekirdeğin yapısı, atom altı parçacıklar, radyoaktivite, çekirdek reaksiyonları ve radyoaktif elementleri gibi konuları içerir. Çekirdek fiziğiyle ortak noktası çoktur. Matematiksel hesaplar daha ağırlıktadır. Çekirdek, atomun tam merkezinde bulunmaktadır. Çekirdeğin yapısı ile ilgili ilk bilgiler radyoaktife bağlı olan özelliğin keşfi ile başlar. H. Becguerel, 1982 yılında, radyoaktifi tesadüfen bulduğu ve bir uranyum bileşiğinin K2, SO, 4. UO, 2. SO, 4.2H, 2, O yanında karanlıkta kâğıda sarılı olarak duran fotoğraf plakasının kararması sonucu radyoaktif özelliğinin ilk işareti olmuş. Daha sonra radyoaktif büyük bir çap halinde bilime kazandırdığı radyumu ve polonyumu keşfeden Marie ve Pierre Curie, kızları Irene ve damatları olan Frederic Joliot Curie çalışmalarını yapmış. Bu alanda ayrıca Rutherford Soddy Fermi ve daha birçok bilim adamlarıının çalışmaları da önemli bir yer tutar. Bu konuda atom çekirdeği, parçacıklar ya da elektromanyetik ışınlamalar yayarak kendiliğinden parçalanması şekli, bir enerji türü olmasındandır. Aynı zamanda çekirdeğin tepkimesi sonucunda meydana gelir. İnsan vücudun da birçok nesnenin içinden geçebilir. Yalnızca toprakların, kayaların ve özellikle kurşunun içinden rahatlıkla geçemez. Radyasyon yayan bu nesneler, radyoaktif özelliği olarak bilinir. Kütlenin enerjisi ve çekirdeğin enerjisi olarak evrenin toplam enerjisinin sabit olduğu düşüncesinden yola çıkan A. Einstein 1905 yılında madde enerji arasındaki ilişkiyi ortaya koydu. Çekirdeğin yapısı hakkında pek çok şey bilinmekle beraber bilim insanları, dünyanın katmanları içindeki en ulaşılmaz olan çekirdeğin sırrını çözmek için araştırmalar devam etmektedir.

Çekirdek Radyoaktifliği; Atomun kimyasal özellikleri elektron yapısına bağlıdır. Atom yarıçapı 10-10 m büyüklüğündedir. Atom çekirdeğinin yarıçapı ise 10-15 m büyüklüğüne sahiptir. Atom çekirdeğinin yarıçapının kütle numarası ile küp kökü orantılı olduğu kanıtlanmıştır. Şayet çekirdeğin küresel olması halinde çekirdek hacminin kütle numarası ile orantılı olması düşünülür. Kararsız çekirdeklerin kendiliğinden parçacıklar yayması ya da ışımalar yaymasına doğal radyoaktiflik denir. Doğada var olan uranyum, radyum gibi elementlerin çekirdeklerinin parçacıklar veya ışımalar yaymalarına doğal radyoaktiflik denir. Laboratuvarlarda yapay olarak elde edilen izotopların radyoaktifliğine de suni radyoaktif denir. Elementlerin üçte biri doğal radyoaktif izotoplarına sahiptir. Bizmuttan daha ağır olan izotopların tümü radyoaktiftir. Radyoaktiflik mertebeden bir reaksiyon halidir. Aktiflik ise bir radyoaktif kaynaktan birim zamanında yayınlanan ışıma miktarına denir. Radyoaktifliği madde miktarı ya da aktifliği değişme cinsinden tanımlanabilir. Şöyle ki; Canlılar yaşadıkları süre bünyelerinde belirli bir 14-C radyoaktif ve 12-C kararlı izotopları oranına sahiptirler. Aynı zamanda 14-C izotopun aktifliği ile 15.3 ışımadaki karbon olarak sabit kalır. Ancak canlılar öldüğü andan itibaren çevreden karbonlu bileşik vücuda alamadığı için 14-C'nin aktifliği azalır. Cansız kütlelerin, dünyanın ve ayın yaşı da 238U'nun bozulma sonucu 206Pb'ye dönüşen oranı göz önünde bulundurularak radyoizotopla ömür belirlenir.

Çekirdek Reaksiyonları; Dört ana kısımda incelenir. Birincisi doğal ya da suni radyoaktif izotopların kendiliğinden ışımalar yaparak bozulur. İkincisi bombardıman reaksiyonlarıdır ki, burada elektro magnetik radyasyon ya da hızlı parçacıklar dahi bir çekirdek tarafından yakalanır. Ardından kararsız hale gelen bu çekirdek bu defa kendiliğinden bozulmaya başlamasıdır. Üçüncüsü kararsız ağır çekirdeklerin parçalanması şeklidir. Dördüncüsü ise doğal olarak yıldızlarda ve güneşte meydana gelen hafif çekirdeklerin birleşmesidir. Sonuç olarak kendiliğinden olan bu ışımaların hepsinin birden olması kuralı yoktur. Sadece biri ya da ikisi bazen de üçü birden olur. Ayrıca ışınlarının delici olduğunu kabul edersek ışımasının 100'dür. Işımasının ise 10000'dir. Mesela bu ışınlar bir insanın elbisesini delip geçemez, oysa ışınları elbiseyi deler ve deride kalır. Işınları ise insan vücudunu baştan sona deler geçer.