Temat: Promieniowanie jądrowe.
W 1896 roku francuski fizyk Henri Becquerel ( czyt. ąri bekerel), prowadząc badania rudy
uranu, zauważył, że spowodowała jej zaczernienie, mimo że klisza była osłonięta od światła..
Dzięki temu zdarzeniu zostało odkryte zjawisko promieniotwórczości. Zjawiskiem tym
zainteresowała się Maria Skłodowska-Curie, która wraz z mężem Piotrem Curie i Henri
Becquerelem otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1903 roku za
promieniotwórczość. Po raz drugi sama dostała Nagrodę Nobla z chemii w 1911 roku za
wyodrębnienie czystego radu.
Maria Skłodowska-Curie, że natężenie promieniowania zależy od liczby atomów pierwiastka
promieniotwórczego zawartego w substancji. Stąd wniosek, że związki chemiczne tych
pierwiastków także emitują takie promieniowanie. Późniejsze odkrycie jądra atomowego
pozwoliło wyciągnąć wniosek, że odkryte promieniowanie pochodzi z jądra atomowego.
Nazywane jest czasami promieniowaniem jądrowym, a pierwiastki emitujące je,
pierwiastkami promieniotwórczymi.
Maria Skłodowska-Curie Piotr Curie Henri Becquerelem
Dokładne badania wykazały, że istnieją trzy rodzaje promieniowania jądrowego. Zanim
poznano ich naturę nazwano je promieniowaniami
Dziś wiemy, że promieniowanie
jądrowe związane jest z przemianami zachodzącymi w jądrze atomu. Mimo dużych sił
jądrowych działających między nukleonami niektóre izotopy w przyrodzie, w tym wszystkie
pierwiastki cięższe od bizmutu liczba atomowa 83), są nietrwałe. Jądra tych atomów w
sposób samorzutny zmieniają swój skład. Przemiany te nazywamy przemianami
promieniotwórczymi.
Promieniowanie to strumień cząstek , czyli jąder atomu helu, które składają się z dwóch
protonów i dwóch neutronów. Jest to promieniowanie prawie nieprzenikliwe. W powietrzu
cząstki te mogą pokonywać drogę kilku centymetrów, w cieczach i ciałach stałych – ułamki
milimetrów. Jest to promieniowanie silnie jonizujące, czyli przechodząc przez materię
odrywa elektrony od atomów i powoduje uszkodzenia cząstek związków chemicznych.
Rozpadowi podlegają tylko izotopy cięższe od bizmutu.
W jego wyniku zmienia się skład jądra atomu. Efektem jest powstanie nowego jądra atomu,
w którym będzie o dwa protony i dwa neutrony mniej.
Przykłady
– uran zmienia się w tor
– radon zmienia się w polon
– rad zmienia się radon
Ogólnie:
Promieniowanie
Jest to także promieniowanie jonizujące. Charakteryzuje się większą przenikalnością. W
powietrzu do kilku metrów, w cieczach i ciałach stałych – kilka milimetrów. Promieniowanie
jest strumieniem szybkich elektronów, które są emitowane z jądra. Odbywa się to w ten
sposób, że jeden neutron zamienia się w proton, oraz powstają elektron o dużej energii
kinetycznej i neutrino – cząstka, która w materii w ogóle nie pozostawia śladu. To nie
oznacza, że neutron składa się z protonu, elektronu i neutrina. Zachodzą w nim spontaniczne
zmiany, bez przyczyn zewnętrznych, których efektem jest powstanie tych cząstek. Rozpad
ten zachodzi w jądrach atomów, w których jest wyraźna przewaga neutronów nad
protonami. Może tak się zdarzyć, że dany pierwiastek ma pewne izotopy trwałe, ale są też
takie, w których jest dużo neutronów i one mogą ulegać rozpadowi . W wyniku tego
rozpadu zmienia się skład jądra i powstaje inny pierwiastek. Liczba masowa nie ulega
zmianie, ale powstaje jeden nowy proton. Otrzymujemy „następny” pierwiastek w układzie
okresowym.
Przykłady
– węgiel zmienia się w azot
– srebro zmienia się w kadm
Ogólnie
W lata trzydziestych XX wieku odkryto promieniowanie, które ma właściwości podobne do
promieniowania , ale składające się z cząstek o masie elektronu i ładunku dodatnim.
Promieniowanie to nazwano promieniowaniem
, a cząstki powstające pozytonami. Q
izotopach, w których występuje to promieniowanie jeden proton zmienia się w neutron i
następuje emisja pozytonu. Liczba masowa pozostaje bez zmiany, a liczba atomowa zwiększa
się o jeden.
Przykład izotopu potasu występującego w glebie:
– potas zmienia się w argon
Przykłady izotopów, które ulegają rozpadowi beta plus:
11
C,
13
N,
15
O,
18
F i
22
Na.
Przykłady
– węgiel zmienia się w bor
– podwójny rozpad
, fluor zmienia się w azot
– sód zmienia się w neon
Ogólnie
Promieniowanie
Przypomina promieniowanie rentgenowskie, ale energia fotonów jest dużo większa. Jest
bardzo przenikliwe, trzeba kilku centymetrów ołowiu lub kilku metrów betonu, żeby się
przed nim ochronić. Duża przenikliwość świadczy o tym, że słabo oddziałuje z materią, słabo
jonizuje. Promieniowanie to występuje zawsze rozpadom
. Po zmianach zachodzących
podczas tych dwóch rozpadów następują zmiany w jądrze w ilości protonów i neutronów i w
efekcie tego nukleony w jądrze na nowo muszą się „ułożyć”. Nadwyżka energii, która
wówczas powstaje emitowana jest w postaci kwantu .
Promieniowanie jest falą elektromagnetyczną o długości mniejszej od 0,1 nm.
W zależności od rodzaju promieniowania, jest ono zatrzymywane przez różne substancje.
Przykłady