Jądro atomowe

 

 

Odkrycie zjawiska promieniotwórczości 

• !896 r. Henry Becquerel – odkrywa dziwne promieniowanie 

emitowane przez związki uranu, powodujące prześwietlanie 

szczelnie opakowanych klisz fotograficznych

• Maria Skłodowska – Curie stwierdza że uran i niektóre inne 

pierwiastki emitują promieniowanie niezależnie od tego czy 

znajdują się w stanie wolnym czy też związanym chemicznie. 

Wniosek – promieniowanie jest charakterystyczne dla atomów 

tych pierwiastków.

• 1908 r. Ernest Rutherford odkrywa jądro atomowe – staje się jasne 

że promieniowanie odkryte przez Becquerela emitowane jest przez 

jądra atomów

 

 

Doświadczenia Rutherforda

 

 

Jądro helu

 

 

Siły działające w jądrze

 

 

Reakcja chemiczna a reakcja jądrowa

• Izotopy danego pierwiastka wykazują niemal identyczne 

właściwości chemiczne, lecz ulegają różnym reakcjom jądrowym

• Reakcja jądrowa prowadzi z reguły do powstania nowego 

pierwiastka. Nie zachodzi to nigdy w czasie reakcji chemicznej

• Efekty energetyczne reakcji jądrowych są znacznie wyższe niż 

reakcji chemicznych

spalenie 1 g metanu daje ok. 50 kJ (w postaci ciepła)

1 g uranu-235 w wyniku reakcji jądrowej daje ok. 10

9

 kJ energii

 

 

Typy promieniowania emitowanego w wyniku reakcji 

jądrowych

 

 

Przemiany jądrowe

 

 

Zapisywanie reakcji jądrowych (przykłady)

neutronu

emisja

n

Se

Se

protonu

emisja

p

Cu

Zn

pozytonu

emisja

e

Sc

Ti

elektronu

wychwyt

Sc

e

Ti

przemiana

e

Mg

Na

przemiana

Ra

Th

1

0

90

34

91

34

1

1

56

29

57

30

0

1

43

21

43

22

44

21

0

1

44

22

0

1

24

12

24

11

4

2

228

88

232

90





































 

 

Trwałość jąder

 

 

Reguły rządzące rozpadami nietrwałych jąder

• Jądra bogate w neutrony mogą osiągnąć trwałość poprzez emisję elektronu 

lub (bardzo rzadko

• Jądra bogate w protony mogą osiągnąć trwałość poprzez emisję 

pozytonu, emisję protonu lub wychwyt elektronu

• Wszystkie jądra o Z > 83 są nietrwałe i promieniotwórcze. 

Rozpadają się one głównie emitując cząstki Produkty rozpadu 
są zwykle także nietrwałe i ulegają dalszym rozpadom. Proces jest 

więc wieloetapowy i kończy się trwałym jądrem. Trzy szeregi 

promieniotwórcze rozpoczynają się od nuklidów występujących w 

przyrodzie

– Szereg uranowo – radowy    

(uran-238  → ołów-206)

– Szereg uranowo – aktynowy     

(uran-235 →  ołów-207)

– Szereg torowy    

(tor-232 → ołów-208)



 

 

Naturalny szereg promieniotwórczy uranowo - radowy

 

 

Sztuczne przemiany promieniotwórcze

 

 

Zastosowanie izotopów promieniotwórczych

• Medycyna nuklearna

– Diagnostyka

– Leczenie

– Cele badawcze

• Oznaczanie wieku obiektów archeologicznych

• Określanie wieku skał

• Wykrywacze dymu

• Sterylizacja żywności

 

 

Samorzutne rozczepienie jądra atomowego

 

 

Rozpad jądra po zderzeniu z cząstką

 

 

Energia jaką można otrzymać z rozpadu 1 g uranu-235

n

Kr

Ba

n

U

1

0

92

36

142

56

1

0

235

92

2









• Zmiana masy towarzysząca rozczepieniu 1 jądra:         

 m = 3.15*10

-28

 kg

• Energia wydzielona podczas rozczepienia 1 jądra: 

E = m*c

2

 = 2.8*10

-11

J

• Całkowita energia: 

E = 7.4*10

10

 J

 

 

Samopotrzymująca się reakcja łańcuchowa

 

 

Pokojowe wykorzystanie energii jądrowej

• Schemat reaktora wodnego PMK

 

 

Energia termojądrowa

p

n

He

D

sumaryczna

reakcja

p

He

He

D

n

He

T

D

p

T

D

D

n

He

D

D

2

2

2

6

:

4

2

4

2

3

2

4

2

3

2

































• Efekt energetyczny na 1 g zużytego deuteru: 3*10

8

 kJ

 

 

Narażenie na promieniowanie