Fizyka jądrowa. IZOTOPY: atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze. A – liczba masowa izotopu Z – liczba atomowa pierwiastka X – symbol chemiczny pierwiastka X A Z Nukleony (protony i neutrony) – składniki jądra atomowego. Liczba masowa izotopu jest równa liczbie nukleonów. Liczba atomowa jest równa liczbie protonów. Liczba atomowa jest numerem porządkowym pierwiastka w tablicy Mendelejewa. Jednostka atomowa (u) – 1/12 masy atomu węgla 12C. 1 u = 1,66∙10-27 kg

X Y  + A Z A-4 Z-2 4 2 Rozpady promieniotwórcze Promieniotwórczość naturalna - zjawisko samorzutnego wysyłania promieniowania przez niektóre izotopy. Rozpad  - rozpad jądra powodujący emisję cząstki . Cząstka  - dwa protony i dwa neutrony, jądro atomu Helu – 4He. X A Z Y A-4 Z-2  4 2 + X, Y – symbole pierwiastków

 Rozpad - - rozpad jądra powodujący emisję cząstki - i antyneutrina e. Cząstka - - elektron. X A Z Y Z+1 - + e  X, Y – symbole pierwiastków

Rozpad + - rozpad jądra powodujący emisję cząstki + i neutrina e. Cząstka + - pozyton. X A Z Y Z-1 + + e X, Y – symbole pierwiastków Podczas rozpadów promieniotwórczych jeśli powstałe jadro jest wzbudzone, następuje emisja cząstki ϒ. Cząstka ϒ – foton o dużej energii.

Promień jądra R – promień jądra A – liczba masowa R0 = 1,2 ∙10-15 m Defekt masy (Δm) – różnica pomiędzy sumą mas składników a masą jądra. Energia wiązania jądra – Energia potrzebna do rozłożenia jądra na pojedyncze protony i neutrony. E = Δmc2 Δm – defekt masy c – prędkość światła

Energia wiązania na nukleon Ew – energia wiązania jądra A – liczba masowa Prawo zaniku promieniotwórczego N0 – początkowa liczba jąder T – czas połowicznego zaniku Stała rozpadu Aktywność źródła promieniotwórczego

Ilość jąder atomowych w próbce m – masa próbki [kg] A – liczba masowa izotopu u – atomowa jednostka masy 1 u = 1,66∙10-27 kg M – masa próbki [g] μ – masa molowa [g/mol] NA – liczba Avogadra NA= 6,02∙1023 1/mol

N(t) = N0 2−t/T Równanie to opisuje krzywą przedstawiającą liczbę jąder, które pozostają w próbce w dowolnej chwili czasu t od chwili, gdy w próbce było N0 jąder. T 2T 3T t 1/8 N0 1/4 N0 1/2 N0 N0 N Liczba jąder w próbce

6.22 Próbka izotopu uranu 238U o masie m = 1 g emituje n = 1,24 ∙104 cząsteczek  w czasie t = 1 s. Jaka jest jej aktywność promieniotwórcza i ile wynosi czas połowicznego zaniku tego izotopu?

Zad 1. W próbce znajdowało się 16 ∙1020 jąder izotopu cezu137Cs. W czasie 120 lat w wyniku przemian promieniotwórczych rozpadło się w przybliżeniu 15 ∙1020 tych jąder. Oblicz czas połowicznego rozpadu tego izotopu.

Zad 2. Okres połowicznego rozpadu węgla 14C wynosi 5715 lat. W jednym miligramie tego izotopu jest około 4,3 ∙1019 atomów. Jaka jest w przybliżeniu aktywność tej ilości węgla 14C?