Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Zespół Szkół Ponadgimnazjalnych im. Eugeniusza Kwiatkowskiego w Grodzisku Wielkopolskim ID grupy: 97/52 MF G1 Opiekun: Lidia Baum Kompetencja: matematyczno - fizyczna Temat projektowy: Pierwiastki promieniotwórcze wokół nas Semestr/rok szkolny: V letni 2011/12

PIERWIASTKI PROMIENIOTWÓRCZE WOKÓŁ NAS

SPIS TREŚCI Budowa atomu Promieniotwórczość Jądro stabilne i niestabilne Promieniowanie a Promieniowanie b Promieniowanie g Przenikliwość promieniotwórcza Promieniowanie w polu magnetycznym Wpływ pola elektrycznego na promieniowanie Ćwiczenie 1 Ćwiczenie 2 Promieniotwórczość naturalna Wykrywanie promieniowania Aktywność promieniotwórcza Okres połowicznego rozpadu Prawo rozpadu promieniotwórczego Doświadczenie Dawki promieniowania Promieniowanie jest wszędzie Zastosowanie promieniowania Ochrona radiologiczna Palenie tytoniu Deficyt masy Ćwiczenie 3 Energia wiązania Ćwiczenie 4 Zamiast zakończenia Źródła Uczestnicy

Budowa atomu Cała materia wszechświata złożona jest z małych cząsteczek, będącymi zespołami atomów, z grec. „atomos” – „niepodzielny”. Atomy mają bardzo małe rozmiary – przeciętnie jest to około 1 Å (tzn. jednej dziesięciomiliardowej metra). Atom złożony jest z jądra obdarzonego dodatnim ładunkiem oraz z elektronów o ujemnym ładunku. Ładunki poszczególnych komponentów atomu sumują się w wyniku, czego atom jest cząstką elektrycznie obojętną. Jądro atomu złożone jest z neutronów bez ładunku oraz z protonów mających ładunek dodatni. Zarówno neutrony jak i protony są to zespoły kwarków. Liczba elektronów oraz budowa jądra jest cechą charakterystyczną dla danego pierwiastka. Budowa materii jest przedstawiona na rysunku.  

Promień atomu wynosi około 10-10 m, jądra około 10 -15 m. Wielkość atomu można przyrównać do boiska do gry w piłkę nożną. W tych rozmiarach jądro atomowe umieszczone na środku boiska ma wielkość główki od szpilki.

promieniotwórczość Zazwyczaj atomy materii są stabilnymi cząstkami, choć znane są atomy, a dokładniej mówiąc ich jądra mające zdolność do spontanicznego rozpadu, podczas którego następuje uwolnienie energii jako promieniowanie. Proces ten jest to tzw. promieniotwórczość lub radioaktywność.

JĄDRO STABILNE Atomy składają się z trzech rodzajów cząstek: protonów, neutronów i elektronów. Protony i neutrony upakowane są w jądrze, które zajmuje w atomie pozycję centralną, elektrony zaś krążą wokół niego. W przyrodzie występują pierwiastki zawierające w jądrze od jednego protonu (wodór) do 92 (uran) (śladowo w rudzie uranowej występuje jeszcze 93 neptun i 94 pluton). Cięższe pierwiastki otrzymujemy sztucznie. Istnieje tylko około 270 jąder stabilnych czyli nierozpadających się. Najcięższym takim jądrem jest bizmut o liczbie atomowej 83 i masowej 209. Bizmut

Jądro niestabilne Niektóre jądra są niestabilne, to znaczy że się rozpadają. Rozpady te są całkowicie przypadkowe, dlatego dla próbki złożonej z wielu atomów można określić średni czas życia. Jest to czas, po którym połowa jąder danego typu rozpada się na mniejsze. Produkty rozpadu mogą też być niestabilne. Istnieją trzy rodzaje rozpadów: alfa, beta minus i beta plus.

PROMIENIOWANIE α Promieniowanie a (alfa) jest bardzo silnie pochłaniane przez materię. Nawet kilka centymetrów powietrza stanowi całkowitą osłonę przed tym promieniowaniem. Podobnie kartka papieru, albo naskórek pochłania całkowicie promienie alfa. Jednak spożywanie pokarmów lub wdychanie powietrza zawierającego substancje wytwarzające promieniowanie alfa może być szkodliwe a nawet zabójcze. Kiedy już radioaktywny materiał znajdzie się w ciele człowieka, wytwarzane przez niego cząstki alfa bardzo silnie jonizują tkanki. Prowadzi to do poważnych uszkodzeń i choroby popromiennej. Bardzo silnym źródłem promieniowania alfa jest izotop polonu-210. Prędkość cząstek alfa wynosi około 15 tysięcy km/s

Rozpad alfa (przemiana α) – reakcja jądrowa rozpadu, w której emitowana jest cząstka α (jądro helu 42He2+). Alfa cząstka: jądro, jądro z pomniejszoną o dwa liczbą protonów i neutronów, cząsteczka alfa Autor: Dawid Tracz

Reakcja rozpadu jądra atomu uranu-238 (238U): lub:

Promieniowanie α Ogólnie: W wyniku rozpadu alfa powstające jądro ma liczbę atomową mniejszą o 2, a liczbę masową o 4 od rozpadającego się jądra. Rozpadowi alfa ulegają najczęściej ciężkie pierwiastki promieniotwórcze oraz niektóre izotopy promieniotwórcze pierwiastków ziem rzadkich.

Promieniowanie β Promieniowanie beta (promieniowanie β) - rodzaj promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej. Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła, jest ono silnie pochłaniane przez materię. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę. Przykład przemiany, w której następuje emisja promieniowania beta:

Promieniowanie b - Rozpad β − polega na przemianie jądrowej, w wyniku której neutron zostaje zastąpiony protonem. W rezultacie w wyniku rozpadu beta minus powstaje elektron i antyneutrino elektronowe.

Promieniowanie b - Przykład: Ogólnie: W wyniku tej przemiany liczba masowa pozostaje bez zmian a liczba atomowa wzrasta o 1. W czasie tej przemiany 1 neutron w jądrze rozpada się na 1 elektron, 1 proton i 1 antyneutrino elektronowe. Elektron i antyneutrino opuszczają jądro atomowe.

Promieniowanie b + Rozpad β + polega na przemianie protonu w neutron wewnątrz jądra W wyniku rozpadu beta plus powstaje pozyton oraz neutrino elektronowe.

Promieniowanie b + Przykład: Ogólnie: Podczas tej przemiany 1 proton przemienia się na 1 neutron, 1 pozyton (antyelektron) i 1 neutrino elektronowe. W wyniku tej przemiany liczba atomowa jądra maleje o 1, a liczba masowa pozostaje bez zmian.

Promieniowanie b Rozpad beta A,B,F - jądra pierwiastków chemicznych, C- - elektron, D - antyneutrino elektronowe, C+ - pozyton, E - neutrino elektronowe. Przemiana beta minus to przemiana w wyniku której powstają elektron i antyneutrino elektronowe. W przemianie beta plus powstaje pozyton (elektron o ładunku dodatnim) i neutrino elektronowe. Autor: Dawid Tracz

Promieniowanie b Maksymalny zasięg promieniowania beta w zależności od źródła i substancji pochłaniającej Nuklid Energia Powietrze Plexiglas Szkło 3H 19 keV 8 cm – 14C 156 keV 65 cm 35S 167 keV 70 cm 131I 600 keV 250 cm 2,6 mm 32P 1,710 MeV 710 cm 7,2 mm 4 mm

PROMIENIOWANIE g Promieniowanie gamma (g) wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 50 keV. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym.

Promieniowanie g Emisja gamma jest to przemiana jądrowa, podczas której emitowane jest tylko promieniowanie gamma, a nie są emitowane inne cząstki. Przykładem takiej przemiany jest drugi etap opisanego niżej rozpadu kobaltu-60. Najpierw 60Co przekształca się w 60Ni w wyniku przemiany beta: Powstałe jądro niklu jest wzbudzone, czyli ma energię większą od energii takiego jądra w stanie podstawowym. Po pewnym czasie jądro przechodzi do stanu podstawowego emitując dwa fotony o dużej energii (1,17 i 1,33 MeV), będące kwantami promieniowania gamma: Do emisji gamma dochodzi jeżeli energia wzbudzenia jądra atomowego jest mniejsza od energii wiązania ostatniego nukleonu. W przypadku gdy energia wzbudzenia jądra jest znacznie większa od energii wiązania ostatniego nukleonu, większość rozpadów jądra następuje poprzez emisję nukleonu (lub nukleonów).

Przenikliwość promieniowania

Promieniowanie w polu magnetycznym

Wpływ pola elektrycznego na promieniowanie + - b

Ćwiczenie 1 Na przykładzie pierwiastka ołowiu określ: liczbę elektronów: liczbę protonów: liczbę neutronów: liczbę nukleonów:

rozwiązanie liczba elektronów: 82 liczba protonów: 82 c) liczba neutronów: 125 d) liczba nukleonów: 207

Ćwiczenie 2 Uzupełnij brakujące wartości w równaniu: 14N + a → 9F → 8O + 1p 10Ne + a → 23Mg + 1n + g 30P → 14Si + b + n

rozwiązanie 14N + a → 9F → 8O + 1p 10Ne + a → 23Mg + 1n + g   14N + a → 9F → 8O + 1p 10Ne + a → 23Mg + 1n + g 30P → 14Si + b + n

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ NATURALNA Promieniotwórczość naturalna – to promieniowanie jonizujące pochodzące wyłącznie ze źródeł naturalnych, stanowiące źródło dawki naturalnej. Promieniotwórczość naturalna pochodzi z naturalnych pierwiastków radioaktywnych obecnych w glebie, skałach, powietrzu i wodzie: obecnych w minerałach, przyswajanych przez rośliny i zwierzęta, a także używanych jako materiały konstrukcyjne, syntezowanych w atmosferze (i przenikających do hydrosfery) wskutek reakcji składników atmosfery z promieniowaniem kosmicznym.

Wykrywanie promieniowania Jedną z metod wykrywania i pomiaru promieniowania jest pomiar za pomocą licznika Geigera-Müllera. Licznik tworzy szklana bańka, wewnątrz której znajduje się metalowa rurka będącą elektrodą ujemną oraz drucik – elektroda dodatnia. Bańkę wypełnia rozrzedzony gaz. Do elektrod jest stale przyłożone napięcie. Gdy do szklanej bańki wpadnie cząstka promieniowania, jonizuje atomy wypełniającego ją gazu, umożliwiając wyładowanie – przepływ prądu pomiędzy elektrodami. Zliczając wyładowania jesteśmy w stanie zmierzyć liczbę cząsteczek naładowanych trafiających w licznik, czyli ocenić, jak silne jest promieniowanie.

Aktywność promieniotwórcza Wszystkie pierwiastki o liczbie atomowej większej od 82, tzn. znajdujące się poza ołowiem w układzie okresowym, są radioaktywne. Ich jądra wysyłają promieniowanie, przekształcając się równocześnie w jądra innych pierwiastków. Promieniowanie i przekształcanie się jąder tych pierwiastków zachodzi bez żadnych zewnętrznych przyczyn, dlatego zjawisko to określa się jako spontaniczny rozpad jąder lub rozpad radioaktywny. Aktywność promieniotwórcza oznacza, jaka liczba jąder rozpada się w jednostce czasu. Jednostką aktywności jest bekerel (Bq). Substancja posiada aktywność promieniotwórczą równą jednemu bekerelowi, jeżeli w każdej sekundzie rozpada się jedno jądro. Bardzo dużą aktywność wykazuje rad. Jeden gram radu ma aktywność 3,7·1010 Bq. Oznacza to, że w każdej sekundzie rozpada się 37 000 000 000 jego jąder.

Promieniowanie przenika do środowiska wskutek działalności przemysłowej człowieka (wydobycie rud uranu, spalanie węgla zawierającego pierwiastki promieniotwórcze). Źródeł tego promieniowania nie da się uniknąć – są obecne m.in. w ścianach domów, w pokarmie, wodzie, czy w powietrzu. Przykłady naturalnych źródeł promieniowania w bekerelach:

OKRES POŁOWICZNEGO ROZPADU Miarą tempa rozpadu jest okres połowicznego rozpadu, a więc czas po upływie którego połowa niestabilnych jąder w pewnej ilości materiału ulegnie rozpadowi. Okres połowicznego rozpadu jest charakterystyczny i niezmienny dla każdego nuklidu promieniotwórczego. Czas połowicznego rozpadu dla różnych izotopów:  Polon- 214 - 0,162 ms Tlen -15 - 2 minuty Radon -222 - 91 godzin Jod-131 - 8 dni Kobalt-60 - 5,3 roku Stront-90 - 28 lat Rad-226 - 1600 lat Węgiel-14 - 5730 lat Pluton-239 - 24110 lat Potas-40 - 1,42 mld lat Uran-238 - 4,5 mld lat

Prawo rozpadu promieniotwórczego Podstawowe prawo rozpadu promieniotwórczego stwierdza, że liczba jąder izotopów promieniotwórczych rozpadająca się w jednostce czasu, jest proporcjonalna do całkowitej liczby istniejących jąder. Matematycznie prawo to możemy przedstawić w postaci: dN = - N dt znak „-” określa ubytek jąder atomów izotopu promieniotwórczego. Po scałkowaniu tej zależności otrzymamy: gdzie: N - liczba jąder w chwili t, No - liczba jąder w chwili t = 0,  - stała rozpadu. Istnieje taki czas t = T po upływie którego liczba jąder danego izotopu promieniotwórczego zmniejsza się o połowę. Stan ten przedstawia równanie:

Wykres rozkładu promieniotwórczego

doświadczenie Jeżeli chcesz lepiej wyobrazić sobie przypadkową naturę rozpadu jader, proponujemy ci następującą zabawę. Zgromadź 100 monet i rzuć je na rozłożony na stole koc. Jeżeli wypadła resztka, znaczy że moneta „rozpadła się” . Odrzuć resztki, zanotuj, liczbę orłów. Wykonaj te czynności około 8 razy. Następnie powtórz zabawę 10-krotnie. Oblicz, jaka była średnia liczba orłów po jednym rzucie, po dwóch rzutach itp. Sporządź wykres przedstawiający zależność średniej liczby orłów od liczby rzutów.

Tabela wyników Liczba rzutów Liczba orłów 1 52 2 27 3 13 4 7 5 6 8 9 10

Wykres zależności wyrzuconych orłów od ilości rzutów Ilość orłów Ilość rzutów

DAWKI promieniowania Ponieważ promieniowanie jonizujące może być szkodliwe dla naszych tkanek, jest bardzo ważną rzeczą umieć je wykryć. Detekcja tego promieniowania stanowi wiec istotną umiejętność w ochronie ludzi i środowiska przed niechcianym promieniowaniem. Ilość energii promieniowania przyjęta przez tkankę nazywa sie dawką pochłoniętą. W gruncie rzeczy jest to miara energii pochłoniętej przez tkankę, gdy energia promieniowania jonizującego, tracona na jonizacje atomów, może powodować uszkodzenie tkanki. Z powyższego wynika, że przede wszystkim musimy wiedzieć, jaką energię niesie samo promieniowanie. Możemy ją mierzyć na dwa sposoby i stosownie do tego wynikiem pomiaru będzie: dawka, tj. ilość energii, która dociera do powierzchni danego obiektu w określonym przedziale czasu lub średnia dawka pochłonięta, która oznacza energie promieniowania pochłoniętą przez jednostkę masy materii (tkanki), przez którą to promieniowanie przeszło. Jednostką dawki pochłoniętej jest grej (Gy).

Dawka pochłonięta nie jest jednakże wielkością, która mówi nam wszystko o możliwych skutkach napromieniowania, gdyż dla rożnych rodzajów promieniowania jonizującego efekty biologiczne mogą bywać – i w rzeczywistości są – rożne. Inaczej mówiąc, pochłonięcie odpowiedniej porcji energii promieniowania alfa wywołuje skutki odmienne od pochłonięcia takiej samej porcji energii promieniowania beta czy gamma. Dlatego też istotna dla ludzi jest nie tyle dawka pochłonięta, ile tzw. dawka równoważna która dotyczy jednakowych skutków rożnych rodzajów promieniowania. Dawkę równoważną mierzymy w siwertach (Sv). Skuteczność dawki zależy nie tylko od rodzaju użytego promieniowania, ale także i od rodzaju narządu, który pochłonął odpowiednią dawkę równoważną . Dlatego też o spodziewanym efekcie biologicznym mówi nam więcej wielkość nazywana dawką skuteczną. Jest to dawka zsumowana po rodzajach napromieniowanych tkanek, po pomnożeniu dawki równoważnej w danym narządzie przez współczynnik opisujący wpływ promieniowania na daną tkankę.

JEDNOSTKI PROMIENIOWANIA

TYPOWE DAWKI LUB ZAKRESY DAWEK (w milisiwertach) 0,1 – jednorazowy przelot Londyn - Nowy Jork - Londyn 0,3 – roczna dawka od radionuklidów we własnym ciele 2 - 4 – roczna dawka od tła naturalnego

TYPOWE DAWKI LUB ZAKRESY DAWEK (w milisiwertach) 100 - 150 – roczne narażenie załóg stacji orbitalnych 1 500 – prawdopodobne narażenie podczas 3-letniej wyprawy na Marsa do 4 000 – dawki otrzymane przez osoby, które przeżyły wybuchy jądrowe w Hiroszimie i Nagasaki (1945 r.)

TYPOWE DAWKI LUB ZAKRESY DAWEK (w milisiwertach) Medycyna 0,1 – zdjęcie klatki piersiowej 3,2 – typowe badanie radiologiczne 50 – zdjęcie kręgosłupa lędźwiowego

TYPOWE DAWKI LUB ZAKRESY DAWEK (w milisiwertach) Medycyna 50 80 – tomografia komputerowa głowy; fluoroskopia przewodu pokarmowego do 10000 – naświetlenie całego ciała przed operacją przeszczepu szpiku kostnego od 20000 do 100000 – typowa dawka całkowita na guz nowotworowy

DAWKI GRANICZNE (w milisiwertach) 1,0 – roczny limit dawki dla ogołu populacji 50 – roczna dawka graniczna dla narażenia zawodowego (kat. A) 500 – dawka graniczna dla uczestniczących w ratowaniu życia ludzkiego

Promieniowanie jest wszędzie Promienie słoneczne mają swe źródło w reakcjach jądrowych, a w górach i morzach znajdują się znaczące ilości substancji promieniotwórczych. Podczas aktywności wulkanicznej, do atmosfery zostają wyrzucone duże ilości materiałów promieniotwórczych.

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ NATURALNA W POLSCE

PROMIENIOWANIE ZWIĄZANE Z LUDZKĄ DZIAŁALNOŚCIĄ

ZASTOSOWANIE PROMIENIOWANIA

Promieniowanie w Medycynie

Na Świecie Wykonuje się 5,5 milionów zabiegów terapeutycznych z użyciem promieniowania jonizującego 32 miliony badań z zastosowaniem substancji promieniotwórczych 2 miliony diagnostycznych badań rentgenowskich

Oczyszczanie Gazów Odlotowych

Utrwalanie żywności

Badania Szczelności Zbiorników Wpuszczając do zbiornika niewielką ilość neutralnego chemicznie gazu promieniotwórczego można wykryć miejsca, gdzie ścianka zbiornika jest cieńsza – tam przechodzi przez nią więcej promieniowania.

Datowanie znalezisk izotopem 14C Węgiel 14C występuje w każdej substancji organicznej, a więc także w farbie zrobionej na bazie substancji roślinnych lub zwierzęcych.

Ochrona Radiologiczna

Zwiększamy odległość od źródła promieniowania Stosujemy osłony osłabiające promieniowanie Przebywamy jak najkrócej w pobliżu źródeł promieniowania Myjemy ręce przed jedzeniem

Palenie TYTONIU Palaczom szkodzi nie tylko nikotyna czy dioksyny, ale także substancje radioaktywne zawarte w dymie papierosowym. Wypalając dwie paczki dziennie, w ciągu roku można otrzymać aż cztery razy większą dawkę promieniowania jonizującego niż ta, którą otrzymali w ciągu dwóch lat od katastrofy w Czarnobylu mieszkańcy najbardziej zagrożonych rejonów Polski.

Papieros jest promieniotwórczy     W zależności od rejonu uprawy, sposobu nawożenia i technologii wytwarzania papierosów, dym zawiera różne, zmienne ilości związków metali ciężkich i związków, w których skład wchodzą pierwiastki radioaktywne. Trudno więc określić, jaką dawkę promieniowania wdychają bierni palacze, ale dwaj amerykańscy lekarze obliczyli, że Amerykanin palący półtorej paczki dziennie przez rok napromieniowuje się tak, jakby wykonał sobie 300 zdjęć rentgenowskich!

W jaki sposób do papierosów trafiają pierwiastki promieniotwórcze?  Tytoń, podobnie jak inne rośliny uprawiane na dużą skalę, jest nawożony - na przykład fosfatami zawierającymi uran. W wyniku rozpadu uranu powstają: rad 226, radon 222, ołów 210 i polon 210.     Próby jądrowe, opady promieniotwórcze, składowanie odpadów radioaktywnych w ziemi, a także awarie reaktorów jądrowych sprzyjają przenikaniu do gleby metali ciężkich i związków, w których skład wchodzą pierwiastki radioaktywne.     Do najgroźniejszych, które przedostają się do tytoniu, należą związki niklu (szczególnie karbonyl niklu), związki kadmu i polonu 210.

       - Osoby oddychające powietrzem zanieczyszczonym dymem tytoniowym zawsze otrzymują pewną dawkę promieniowania, gdyż co najmniej połowa izotopów promieniotwórczych zawartych w dymie papierosowym dostaje się do otoczenia. Poza tym w powietrzu znajdują się śladowe ilości radonu. Zawiesina dymu papierosowego skupia na sobie cząsteczki tego pierwiastka, który dostaje się do płuc nie tylko palaczy, lecz również wszystkich osób z otoczenia!     - Skumulowane działanie radonu i dymu papierosowego jest o wiele groźniejsze, niż każdego z tych czynników osobno - czytamy w "The Christian Science Monitor".

W pracowni Radiochemii Środowiska Katedry Chemii Analitycznej na Wydziale Chemii Uniwersytetu Gdańskiego oznaczono zawartość 210Po w 14 najczęściej kupowanych markach, które stanowią ponad 70% sprzedaży papierosów w Polsce. Szczególnie istotne były wyniki w przypadku Popularnych i Klubowych, ponieważ mają one po 15% udziału w rynku. Okazuje się, że zawartość polonu w zbadanych papierosach produkcji krajowej jest zróżnicowana. Najwięcej tego pierwiastka odnaleziono w Popularnych, Mewa Menthol i Sobieski King-Size, najmniej zaś w Caro. Badania wykazały również, że w porównaniu z tytoniem używanym do produkcji papierosów w innych krajach, tytoń wykorzystywany w Polsce zawiera więcej izotopów radioaktywnych. Podobne pod tym względem do naszych są tylko papierosy pochodzące z Turcji i Indii.

Autor jest chemikiem, profesorem Uniwersytetu Gdańskiego Autor jest chemikiem, profesorem Uniwersytetu Gdańskiego. Pracuje w Katedrze Chemii Analitycznej na Wydziale Biologii. źródło: "Wiedza i Życie" 

Deficyt masy Masa jądra powinna być równa sumie mas wszystkich protonów i neutronów zawartych w jądrze. gdzie : Mj – masa jądra; mp – masa protonu; mn – masa neutronu; Z – liczba protonów; A-Z – liczba neutronów

Dokładne pomiary wykazały jednak, że masa jądra atomowego dla wszystkich izotopów jest mniejsza od sumy mas protonów i neutronów zawartych w jądrze. Znikająca masa to deficyt masy: Skoro w przyrodzie nigdy nic nie ginie, to na co się zamienia?

Ćwiczenie 3 Oblicz deficyt masy na przykładzie helu . Masa helu wynosi 4.0015u. Deficyt masy: Dm =Zmp + (A-Z)*mn - Mj A=4 Z=2 mp =1,0073u mn =1,0087u Mj =4,0015u Deficyt masy wynosi 0,0305u.

Energia wiązania Energia wiązania to energia potrzebna do rozdzielenia układu na jego elementy składowe i oddalenia ich od siebie tak, by przestały ze sobą oddziaływać. W przypadku cząsteczki chemicznej całkowita energia wiązania (nazywana również energią atomizacji) jest energią potrzebną do rozbicia izolowanej cząsteczki na swobodne atomy Jeżeli częściami układu są atomy, mówimy o energii wiązania chemicznego, a jeżeli układ składa się z cząstek elementarnych, to mowa jest o energii wiązania jądrowego.

Wzór Einsteina Energia wiązania nukleonów w jądrze jest równa energii, jaką należałoby dostarczyć, aby rozłożyć jądro na poszczególne składniki. Okazuje się, że suma mas wszystkich nukleonów w jądrze jest większa niż masa całego jądra utworzonego z tych nukleonów. Różnicę między tymi masami nazywamy deficytem masy i oznaczamy Dm. Ta brakująca masa jest równoważna energii wiązania nukleonów zgodnie ze wzorem podanym przez Einsteina: E=Dm⋅c2

Ćwiczenie 4 Korzystając z ćwiczenia 3 oblicz energię wiązania dla helu . Dane: Deficyt masy wynosi 0,0305u; Szybkość światła wynosi 300.000.000m/s Wzór: E=Dm⋅c2 Rozwiązanie: E = 4,5567·10-12 J = 28·106 eV.

Zamiast zakończenia

źródła L. Dobrzynski, E. Droste, R. Wołkiewicz, Ł. Adamowski, W. Trojanowski: „Spotkanie z promieniotwórczością” Instytut Problemów Jądrowych im. A. Sołtana, listopad 2010; P.G. Hewitt „Fizyka wokół nas”, Wydawnictwo Naukowe PWN; B. Sagnowska „Fizyka i astronomia dla każdego”, ZamKor; www.google.com; www.medycyna.linia.pl/chorobybi1.html; www.gronkowiec.pl/toksyny_chemiczne.html; www.logbia.republika.pl/radioaktywnepapierosy.html; www.dsid.ipj.gov.pl/files/spotkanie.pdf; www.bryk.pl; http://fizyczny.net; www.wikipedia.pl;

uczestnicy Maja Cichowska Aleksandra Chojnacka Marta Koźlik Katarzyna Krysmann Paulina Kubaczyk Kamil Lemański Iga Majchrzak Dagmara Napierała Maciej Pawliczak Natalia Skorupińska Adrianna Such Ewa Strzelczak Lidia Baum