Magdaz: /* Sztuczna promieniotwórczość */

2015-06-04T11:22:13Z

Sztuczna promieniotwórczość

Magdaz: /* Sztuczna promieniotwórczość */

2015-06-04T11:21:38Z

Sztuczna promieniotwórczość

Magdaz: Utworzono nową stronę "==Trwałość jądra atomowego== *Trwałość jądra atomowego jest wynikiem działania sił jądrowych. Są to siły działające na odległość nie przekraczającą r..."

2015-06-03T18:19:44Z

Utworzono nową stronę "==Trwałość jądra atomowego== *Trwałość jądra atomowego jest wynikiem działania sił jądrowych. Są to siły działające na odległość nie przekraczającą r..."

Nowa strona

==Trwałość jądra atomowego==
*Trwałość jądra atomowego jest wynikiem działania sił jądrowych. Są to siły działające na odległość nie przekraczającą rozmiarów jądra (10-14 – 10-15 m).
*Energia wiązania jądra to energia, którą należałoby dostarczyć w celu rozbicia jądra na nukleony. Jej wartość jest podawana zazwyczaj w przeliczeniu na 1 nukleon.
*Wartość energii wiązania nukleonu zależy od liczby masowej pierwiastka i waha się w granicach 5 - 8,7 MeV.
*O trwałości jadra decydują następujące czynniki:
**stosunek liczby neutronów do liczby protonów,
**parzystość (najtrwalsze charakteryzują się parzystą liczbą neutronów i protonów),
**sposób zapełnienia powłok protonowych i neutronowych opisany liczbami magicznymi (2, 8, 20, 50, 82, 126)
*Konsekwencją trwałości pierwiastków o magicznej liczbie protonów jest duża liczba naturalnych izotopów (Sn – 10 izotopów, liczba magiczna 50).
*Pierwiastki o największej masie, posiadające trwałe izotopy to Pb (Z = 82) i Bi (Z = 83).
*Pierwiastki o liczbach atomowych powyżej 83 są naturalnymi pierwiastkami promieniotwórczymi.
*W przypadku jąder o dużej masie następuje zazwyczaj zmniejszenie liczby protonów w wyniku emisji cząstki α (jądra helu).
*Rozpadowi jądra towarzyszy często emisja promieniowania.

==Okres połowicznego rozpadu==
*Okres połowicznego rozpadu <math>\tau_\nicefrac{1}{2}</math> jest wielkością charakterystyczną dla każdego radionuklidu — określa czas, po którym połowa atomów pierwiastka promieniotwórczego ulega rozpadowi (wartości wahają się w szerokich granicach, od 10-4 s do 109 lat).
*Masa radionuklidu (m) w czasie (t) jest związana z okresem połowicznego rozpadu <math>\tau_\nicefrac{1}{2}</math> zależnością:
:<math> m = m_02^{-\frac{t}{\tau_\nicefrac{1}{2}}}</math>
:gdzie: <math>m_0</math> i <math>m</math> oznaczają odpowiednio początkową masę próbki oraz po czasie (t) a <math>\tau_\nicefrac{1}{2}</math> jest połowicznym okresem rozpadu.

==Typy przemian jądrowych==
*Przemiany jądrowe prowadzą do zmniejszenia liczby nukleonów
*Przemiana α — przemiana typowa dla ciężkich jąder polega na emisji dodatnich jonów helu i prawie zawsze promieniowania γ, co prowadzi do zmniejszenia zarówno liczby protonów, jak i neutronów:
:<math>_{88}^{226}\mathrm{Ra}\rightarrow _{86}^{222}\mathrm{Rn}</math>
*W przypadku nadmiaru neutronów w jądrze następuje przemiana β¯ (rozpad neutronu na proton, elektron i neutrino).
:<math>_0^1 n \rightarrow _1^1p +_{-1}^0e +\bar{\nu}_e</math>
*W przypadku nadmiaru protonów następuje przemiana β+ (przemiana protonu w neutron, pozyton i neutrino)
:<math> _1^1p\rightarrow _0^1 n +_1^0e +\nu_e</math>
:lub '''wychwyt K''' ('''wychwyt elektronu z powłoki K''')
:<math> _1^1p+_{-1}^0e\rightarrow _0^1 n+\nu_e</math>
*Przemiana β¯ oraz wychwyt K to przemiany jądrowe typowe dla naturalnych izotopów promieniotwórczych, przemiana β+ zachodzi w przypadku izotopów promieniotwórczych otrzymanych sztucznie.

==Reguła przesunięć Fajansa-Soddy’ego ==
*W wyniku emisji cząstki α masa jądra ulega zmniejszeniu o 4 jednostki, a ładunek zmniejszeniu o 2 ładunki elementarne:
:<math>_Z^A\mathrm X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}\mathrm Y + \alpha</math>
*W wyniku przemiany β¯ liczba masowa jądra nie ulega zmianie, natomiast ładunek wzrasta o 1:
:<math>_Z^A\mathrm X \rightarrow _{Z+1}^A\mathrm Y +\ ^0_{-1}e +\bar{\nu}_e</math>

==Szeregi promieniotwórcze==
*Wśród pierwiastków występujących w przyrodzie wyróżnia się 3 szeregi promieniotwórcze:
**uranowo-radowy wywodzący się od izotopu uranu 238U,
**uranowo-aktynowy wywodzący się od izotopu uranu 235U,
**torowy wywodzący się od izotopu toru 232Th.
*Każdy szereg promieniotwórczy rozpoczyna się stosunkowo trwałym nuklidem (zanikającym znacznie wolniej niż nuklidy stanowiące ogniwa szeregu), a kończy trwałym izotopem ołowiu (206Pb, 207Pb, 208Pb).
*Otrzymany sztucznie promieniotwórczy pierwiastek neptun również tworzy szereg promieniotwórczy, który kończy się trwałym izotopem bizmutu 209B.
==Typy reakcji jądrowych==
*Proste reakcje jądrowe – cząstki bombardujące mają energię kilkudziesięciu MeV, a wchłonięcie ich przez jądro skutkuje emisją jednej lub dwóch cząstek elementarnych.
*Kruszenie jąder — rozpad pod wpływem bombardowania cząstkami o energii rzędu kilkuset MeV (utrata znacznej części masy, do 40%).
*Rozszczepienie jąder — rozpad na duże fragmenty o podobnych masach oraz 2-3 neutrony.
*Reakcje termojądrowe — łączenie najmniejszych jąder w bardzo wysokich temperaturach (107-108 K).

==Przykłady prostych reakcji jądrowych==
*Pierwsza reakcja jądrowa (John D. Cockroft i Ernest T. Walton, 1932 r) zrealizowana za pomocą wytworzonego strumienia rozpędzonych protonów:
:<math>_3^7\mathrm{Li}+_1^1p\rightarrow 2 _2^4\mathrm{He}</math>.
*Reakcja jądrowa pod wpływem neutronów:
:<math>_{12}^{24}\mathrm{Mg}+ _0^1n \rightarrow _{11}^{24}\mathrm{Na} + _1^1\mathrm H</math>.
*Reakcje jądrowe realizowane za pomocą cięższych pierwiastków:
:<math>_{28}^{58}\mathrm{Ni}+ _3^6\mathrm{Li}\rightarrow _0^1n + _{31}^{63}\mathrm{Ga}</math>,
:<math>_{29}^{65}\mathrm{Cu}+ _8^{16}\mathrm O \rightarrow 2 _0^1n + _{38}^{79}\mathrm{Rb}</math>.

==Sztuczna promieniotwórczość==
*Sztuczna promieniotwórczość to proces wytwarzanie pierwiastków promieniotwórczych w reakcjach jądrowych. Pierwsze takie reakcje zostały przeprowadzone w 1934 roku przez [[wikipl:/Frédéric_Joliot-Curie|Fryderyka Joliot-Curie]] i [[wikipl:/Irena_Joliot-Curie|Irenę Joliot-Curie]]:
:<math>_{13}^{27}\mathrm{Al}+ _2^4\mathrm{He}\rightarrow _{15}^{30}\mathrm{P} + _0^1n</math>,
::<math>_{15}^{30}\mathrm{P}\rightarrow _{14}^{30}\mathrm{Si} + _1^0e + \nu_e</math>,
:<math>_{12}^{24}\mathrm{Mg} + _2^4\mathrm{He}\rightarrow _{14}^{27}\mathrm{Si} +_0^1n</math>,
::<math>_{14}^{27}\mathrm{Si}\rightarrow _{13}^{27}\mathrm{Al}+_1^0e + \nu_e</math>.
*Sztuczne pierwiastki promieniotwórcze są nietrwałe, ich rozpad odbywa się zwykle z wydzieleniem pozytonu (przemiana β+).
*Obecnie izotopy promieniotwórcze uzyskuje się w akceleratorach (urządzeniach przyspieszających cząstki bombardujące) oraz w reaktorach jądrowych.

==Działanie promieniowania jądrowego==
*Wpływ promieniowania na organizmy zależy od jego rodzaju (α, β, γ) oraz energii.
*Promieniowanie β, emitowane np. przez tryt (o energii 18 keV) czy węgiel 14 (o energii 155 keV) należy do najsłabszych rodzajów promieniowania.
*Promieniowanie α ma bardzo wysoką energię (rzędu kilku MeV), ale ze względu na dużą masę i ładunek jest mało przenikliwe (jego zasięg w powietrzu wynosi kilka centymetrów).
*Promieniowanie jądrowe jest promieniowaniem jonizującym. Przechodząc przez środowisko wodne powoduje tworzenie jonów oraz rodników
:H2O → H• + OH• H• + O2 → HO2•
*Rodniki OH• oraz HO2• są bardzo silnymi utleniaczami.
*Reagują ze składnikami błon komórkowych, cząsteczkami kwasów nukleinowych i białek, powodując ich uszkodzenia.
*Jonizacja powodująca powstawanie wolnych rodników często wywołuje zmiany w strukturze genów — mutacje, które mogą prowadzić do powstawania nowotworów. Liczba mutacji zależy od ilości pochłoniętego promieniowania.
*Zagrożenie skutkami promieniowania jonizującego zależy od:
**energii promieniowania,
**odległości od źródła promieniowania,
**czasu ekspozycji.
*Czynniki te mają wpływ na wielkość dawki pochłoniętej (D), której jednostką jest grej (Gy, J/kg).
**1Gy — energia 1 J pochłonięta przez masę 1 kg materii.
*Uszkodzenia biologiczne zależą nie tylko od energii promieniowania, ale również od jego rodzaju. Dlatego wprowadzono współczynnik jakości promieniowania (QF — quality factor), który pozwala przeliczać pochłoniętą dawkę wyrażoną w grejach na jej równoważnik — siwert (D x QF).
==Zastosowanie izotopów promieniotwórczych==
*Wskaźniki promieniotwórcze (badanie procesów dyfuzji, przepływów, zużywalności materiałów, rozpuszczalności osadów, określanie mechanizmów reakcji chemicznych i biochemicznych).
*Radioterapia chorób nowotworowych (wykorzystanie kobaltu-60, intensywnego emitera promieniowania γ).
*Diagnostyka medyczna (J-131 w badaniu czynności tarczycy, Pu-238 w bateriach zasilających stabilizatory rytmu serca).
*Datowanie obiektów archeologicznych, geologicznych, biologicznych (wykorzystanie C-14 o okresie półtrwania 5600 lat).
*Wytwarzanie energii jądrowej (budowa reaktorów jądrowych).

@@ Linia 60: / Linia 60: @@
 ==Sztuczna promieniotwórczość==
-*Sztuczna promieniotwórczość to proces wytwarzanie pierwiastków promieniotwórczych w reakcjach jądrowych. Pierwsze takie reakcje zostały przeprowadzone w 1934 roku przez [[Wikipedia:pl:/Frédéric_Joliot-Curie|Fryderyka Joliot-Curie]] i [[Wikipedia:pl:/Irena_Joliot-Curie|Irenę Joliot-Curie]]:
+*Sztuczna promieniotwórczość to proces wytwarzanie pierwiastków promieniotwórczych w reakcjach jądrowych. Pierwsze takie reakcje zostały przeprowadzone w 1934 roku przez [[Wikipedia:pl:Frédéric_Joliot-Curie|Fryderyka Joliot-Curie]] i [[Wikipedia:pl:Irena_Joliot-Curie|Irenę Joliot-Curie]]:
 :<math>_{13}^{27}\mathrm{Al}+ _2^4\mathrm{He}\rightarrow _{15}^{30}\mathrm{P} + _0^1n</math>,
 ::<math>_{15}^{30}\mathrm{P}\rightarrow _{14}^{30}\mathrm{Si} + _1^0e + \nu_e</math>,

Chemia/Reakcje jądrowe - Historia wersji

Magdaz: /* Sztuczna promieniotwórczość */

Magdaz: /* Sztuczna promieniotwórczość */

Magdaz: Utworzono nową stronę "==Trwałość jądra atomowego== *Trwałość jądra atomowego jest wynikiem działania sił jądrowych. Są to siły działające na odległość nie przekraczającą r..."