Çekirdek Tepkimelerinin Doğası

            Hidrojen dışında diğer bütün çekirdekler proton ve nötron adı verilen iki temel parçacık içermektedirler. Bazı çekirdekler bulundukları halde kararsızdırlar ve kendiliğinden parçacık veya elektromanyetik ışınım yayarlar. Bu olaya ise radyoaktiflik denmektedir. Atom numarası 83 ten büyük olan tüm elementler ise radyoaktiftir.

            Diğer bir radyoaktiflik tipi ise çekirdek transmutasyonudur. Bu olayda çekirdekler nötronlar, protonlar veya diğer çekirdeklerle bonbandıman edilirler.

            Radyoaktif dönüşümler ve çekirdek transmutasyonları çekirdek tepkimeleri olup, olağan kimyasal tepkimelerden çok farklıdır.

            Bu tepkimler sonucunda;

-Elementler (ya da elementin izotopları) birbirlerine dönüşürler,

-Soğurulan ya da açığa çıkan enerji miktarı çok büyüktür.

            Çekirdek tepkimelerinde;

-Protonlar, nötronlar, elektronlar ve diğer temel parçacıklar yer alabilirler.

-Tepkime hızları sıcaklık, basınç ve katalizörlerden etkilenmezler.

Çekirdek Kararlılığı

            Bir çekirdeğin kararlılığı belirleyen etmen nötron sayısının proton sayısına (n/p) oranıdır. Küçük atom numaralı ve kararlı elementlerde bu oran 1 e yakındır.

            Kararlı çekirdekler grafikte “kararlılık kuşağı” adı verilen alanda bulunmaktadır. Radyoaktif çekirdeklerin çoğu bu kararlılık kuşağının dışındadır. Bu kuşağın üstündeki bölgede kalan çekirdeklerin n/p oranları kuşaktakilere göre büyük olup, bu çekirdekler “β-parçacığı yayımı” adı verilen bir bozunma gerçekleştirirler: 

 ₀¹n  ->  ₁¹p +_-1⁰β

            β-parçacığı yayımı proton sayısını arttırırken, nötron sayısını azaltır. Örn:
 ₆¹⁴C ->  ₇¹⁴N + _-1⁰β

Kararlılık kuşağının altında, çekirdekler kuşaktakine göre daha düşük n/p değerlerine sahiptir ve bu oranı yükseltmek için ( yani kararlılık kuşağına doğru yükselmek için) ya bir pozitron yayar:  ₁¹p -> ₀¹n + ₊₁⁰β  ya da elektron yakalar.

Doğal Radyoaktiflik

           Karalılık kuşağı dışından kalan çekirdekler ile proton sayısı 83 den büyük olanlar kararsızlık gösterirler. Kararsız çekirdekler kendiliğinden parçacık veya elektromanyetik ışın yayarlar. Bu olaya radyoaktiflik denir.

Işıma türlerinin başlıcaları:

α  parçacıkları ( iki yüklü helyum çekirdeği He⁺² )

β parçacıkları ( elektronlar )

Ɣ ışınları ( 0,1 nm – 10^-4 nm arasında çok kısa dalga boylarında elektromanyetik dalgalar)

pozitron salınımı ve 

elektron yakalanmasıdır.

            Radyoaktif bir çekirdeğin bölünmesi genelde bir radyoaktif bozunma serisini başlatır ve bir dizi zincirleme tepkimeleri sonucunda kararlı bir izotop oluşur.