informatyka +

TYTUŁ: Promieniotwórczość AUTOR: Agata Pallasch

RIADIOAKTYWNOŚĆ (promieniotwórczość) zdolność jąder atomowych do rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ NIEJONIZUJĄCE (sztuczne) JONIZUJĄCE (naturalne) następuje w czasie przemian jądrowych izotopów radioaktywnych występujących w środowisku naturalnym zachodzi w jądrach atomów pierwiastków radioaktywnych otrzymywanych sztucznie.

Promieniowanie α jest charakterystyczny przeważnie dla jąder ciężkich, u których wraz ze wzrostem liczby masowej maleje energia wiązania pojedynczego nukleonu. Rozpad ten polega na emisji z jądra cząstki α, czyli jądra helu-4, składającego się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Dzięki temu liczba masowa jądra zmniejsza się o 4. ŹRÓDŁO: http://www.hpwt.de/Kern2e.htm Obecnie znanych jest ok. 400 jąder ulegających rozpadowi α, w tym ok. 280, dla których jest to rozpad główny.

zapisz równanie przemiany α dla izotopu 226 88 Ra Polecenia dla ucznia zapisz równanie przemiany α dla izotopu 226 88 Ra

Promieniowanie jest to rozpad jądra promieniotwórczego, w wyniku którego z jądra emitowany jest β- β+ elektron (negaton) i antyneutrino elektronowe pozyton i neutrino elektronowe

Promieniowanie β- polega na emisji z jądra atomowego elektronu, czyli cząsteczki β- oraz antyneutrina elektronowego. Równanie tej reakcji można zapisać następująco ŹRÓDŁO: http://www.hpwt.de/Kern2e.htm

zapisz równanie przemiany β- dla izotopu 210 82 Po Polecenia dla ucznia zapisz równanie przemiany β- dla izotopu 210 82 Po

Promieniowanie β+ polega na emisji z jądra atomowego pozytonu (antyelektronu), czyli cząsteczki β+ oraz neutrina elektronowego. Równanie tej reakcji można zapisać następująco ŹRÓDŁO: http://www.hpwt.de/Kern2e.htm

zapisz równanie przemiany β+ dla izotopu 50 24 Cr Polecenia dla ucznia zapisz równanie przemiany β+ dla izotopu 50 24 Cr

Promieniowanie γ polega na emisji przez jądro wysokoenergetycznej fali elektromagnetycznej, zwanej także fotonem bądź kwantem gamma. Zjawisko to następuje w sytuacji, gdy jądro przechodzi ze stanu wzbudzonego do stanu o energii niższej, podczas którego różnica w energii emitowana jest właśnie w postaci fotonu. Taki rozpad nie zmienia liczby masowej ani atomowej jądra. ŹRÓDŁO: http://www.hpwt.de/Kern2e.htm

Przenikalność promieniowania ŹRÓDŁO: http://neutrino.fuw.edu.pl/pl/odkrywanie_neutrin/historia/promieniowanie

SZEREGI PROMIENIOTWÓRCZE zwane również rodzinami promieniotwórczymi, są grupami pierwiastków, które w wyniku następujących kolejno po sobie przemian α i β przekształcają się w jądra nowych pierwiastków. Ponieważ w wyniku przemiany α liczba masowa pierwiastka zmniejsza się o 4, a rozpad β nie zmienia liczby nukleonów, to w przyrodzie mogą istnieć tylko cztery różne rodziny promieniotwórcze. Są to: 1. Rodzina torowa 2. Rodzina neptunowa 3. Rodzina uranowo radowa 4. Rodzina uranowo-aktynowa

Rodzina torowa wszystkie pierwiastki tej rodziny mają liczbę masową równą A = 4n (gdzie n = 1, 2, 3, ….). Pierwszym pierwiastkiem tej rodziny jest izotop toru (232Th), a ostatnim ołów (208Pb). Okres połowicznego rozpadu pierwiastka macierzystego wynosi 14 miliardów lat.

Rodzina neptunowa pierwiastki należące do tej rodziny opisane są przez liczbę masową A = 4n + 1. Macierzystym jądrem jest tu izotop neptunu (237Np), a końcowym izotop bizmutu (209Bi). Czas połowicznego zaniku pierwotnego jądra wynosi tylko 2,2 miliona lat

Szereg uranowo-radowy wszystkie jądra są tu opisane przez liczbę masową A = 4n + 2. Początkowym jądrem jest izotop uranu (238U), jądrem końcowym natomiast ołów (206Pb). Jądra pierwotne ulega połowicznemu rozpadowi po czasie 4,5 miliarda lat.

Szereg uranowo-aktynowy jądra wszystkich pierwiastków tej rodziny mają w swoim składzie A = 4n + 3 nukleonów. Macierzystym pierwiastkiem jest izotop uranu (235U), a końcowym izotop ołowiu (207Pb). Czas połowicznego rozpadu uranu wynosi w tym przypadku 720 milionów lat.

Szeregi promieniotwórcze naturalne torowy uranowo-aktynowy uranowo-radowy sztuczne neptunowy

Prawo rozpadu promieniotwórczego Wszystkie rozpady promieniotwórcze zachodzą w sposób spontaniczny i nie da się przewidzieć kiedy dana przemiana jądrowa nastąpi. Powoduje to, że przy opisie zjawisk promieniotwórczych należy posługiwać się metodami statystycznymi, które przy dostatecznie dużej ilości jąder pierwiastków promieniotwórczych pozwalają przewidzieć jaka ich część ulegnie rozpadowi w danym przedziale czasu. Wszystkie pierwiastki promieniotwórcze charakteryzują się określoną aktywnością promieniotwórczą (A), która informuje o ilości rozpadów (ΔN) w jednostce czasu (Δt). Aktywność promieniotwórcza wyraża się więc wzorem: Jednostką aktywności promieniotwórczej jest bekerel (1Bq), który jest równy jednemu rozpadowi na sekundę. Liczne eksperymenty wykazały, że aktywność źródła promieniotwórczego jest proporcjonalna do początkowej liczby jąder oraz maleje wraz z upływem czasu. Relację tą można wyrazić równaniem w postaci: gdzie: A0 – aktywność początkowa, A – aktywność po czasie t, e – podstawa logarytmu naturalnego, λ – stała rozpadu. Ponieważ aktywność promieniotwórcza jest proporcjonalna do ilości jąder, to ostatnie równanie można również zapisać w postaci: gdzie: N- liczba jąder po czasie t