Reakcje rozpadu jądra atomowego

Podobne dokumenty
Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Podstawowe własności jąder atomowych

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Promieniowanie jonizujące

Budowa atomu. Izotopy

1. JĄDROWA BUDOWA ATOMU. A1 - POZIOM PODSTAWOWY.

Promieniowanie jonizujące

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 40 FIZYKA JĄDROWA

Rozpady promieniotwórcze

Zadanie 2. (1 pkt) Jądro izotopu U zawiera A. 235 neutronów. B. 327 nukleonów. C. 143 neutrony. D. 92 nukleony

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ. A) równa B) mniejsza C) większa D) nie mniejsza (sumie) od sumy mas protonów i neutronów wchodzących w jego skład.

Po 1 mld lat (temperatura Wszechświata ok. 10 K) powstają pierwsze gwiazdy.

Rozpady promieniotwórcze

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

W2. Struktura jądra atomowego

Promieniowanie jonizujące

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

BUDOWA ATOMU. Pierwiastki chemiczne

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

Nukleony. Nukleony cząstki jądra atomowego suma protonów i neutronów.

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

3. Jaka jest masa atomowa pierwiastka E w następujących związkach? Który to pierwiastek? EO o masie cząsteczkowej 28 [u]

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na:

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Budowa atomu Poziom: podstawowy Zadanie 1. (1 pkt.)

Nazwy pierwiastków: A +Fe 2(SO 4) 3. Wzory związków: A B D. Równania reakcji:

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia

W-28 (Jaroszewicz) 36 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Fizyka jądrowa cz. 1. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze

Elementy fizyki jądrowej

Szkolny konkurs chemiczny Grupa B. Czas pracy 80 minut

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

CHEMIA 1. INSTYTUT MEDICUS Kurs przygotowawczy na studia medyczne kierunek lekarski, stomatologia, farmacja, analityka medyczna ATOM.

Podstawowe własności jąder atomowych

Anna Grych Test z budowy atomu i wiązań chemicznych

Promieniotwórczość NATURALNA

Budowa atomu Poziom: rozszerzony Zadanie 1. (2 pkt.)

Podstawy Fizyki Jądrowej

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Własności jąder w stanie podstawowym

Fizyka jądrowa poziom podstawowy

Wykłady z Chemii Ogólnej i Biochemii. Dr Sławomir Lis

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

Wykłady z Geochemii Ogólnej

Oddziaływanie cząstek z materią

Warszawski Konkurs Chemiczny ATOM i CZĄSTECZKA

Promieniowanie jonizujące

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

Model elektrowni jądrowej

Promieniotwórczość Zarys fotochemii. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Promieniowanie jądrowe w środowisku człowieka

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Elektron ma ładunek ujemny! ( Według prawa elektrostatyki, aby atom był elektrycznie obojętny jego pozostała część musi mieć ładunek dodatni.

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Ćwiczenie 3. POMIAR ZASIĘGU CZĄSTEK α W POWIETRZU Rozpad α

I. Temat lekcji: Naturalne przemiany promieniotwórcze

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

Pψ ψ ψ. r p r p. r r, θ π θ, ϕ π + ϕ. , 1 l m

Zbiór zadań z fizyki

KONKURS Z FIZYKI I ASTRONOMII. Fuzja jądrowa. dla uczniów gimnazjum i uczniów klas I i II szkół ponadgimnazjalnych

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Dział: Budowa atomu, wiązania chemiczne - Zadania powtórzeniowe

Reaktor jądrowy. Schemat. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Zadanie 2 budowa atomu 1. Opisz budowę atomu wodoru.

Ochrona radiologiczna

WYZNACZANIE PROMIENIOWANIA RADONU Instrukcja dla uczniów szkół ponadpodstawowych

Promieniotwórczość Zarys fotochemii. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Osłabienie promieniowania gamma

Elektron i proton jako cząstki przyspieszane

dn dt Promieniotwórczość

Promieniowanie w środowisku człowieka

Wewnętrzna budowa materii

Doświadczenie Rutherforda. Budowa jądra atomowego.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

Piotr Kosztołowicz. Powtórka przed maturą. Chemia. Zadania. Zakres rozszerzony

Budowa atomu. Wiązania chemiczne

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

13. Izotopy. Atomy tego samego pierwiastka chemicznego mogą występować w postaci izotopów, to jest atomów o rożnych liczbach masowych, co w

Energetyka w Środowisku Naturalnym

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Transkrypt:

Reakcje rozpadu jądra atomowego O P R A C O W A N I E : P A W E Ł Z A B O R O W S K I K O N S U L T A C J A M E R Y T O R Y C Z N A : M A Ł G O R Z A T A L E C H

Trwałość izotopów Czynnikiem decydującym o trwałości jądra atomowego jest stosunek liczby neutronów do liczby protonów (N/Z). Neutrony są konieczne aby zrównoważyć siły elektrostatycznego odpychania protonów, stanowią swoisty klej dla składników jądra atomowego. Rys. Siły wzajemnego przyciągania się nukleonów w jądrze. Podręcznik do klasy. (wyd. Operon)

Trwałość izotopów Wykres obok przedstawia zależność trwałości jądra atomowego od stosunku ilości neutronów do ilości protonów N/Z.

Trwałość izotopów Izotopy pierwiastków lekkich (do Z=20) są trwałe, jeżeli stosunek liczby neutronów do liczby protonów w ich jądrach wynosi lub nieznacznie przekracza, np.: 2 D N/Z = jądro jest trwałe, nie emituje promieniowania. 3 T N/Z = 2/ = 2 jądro jest nietrwałe, ulega przemianie promieniotwórczej -.

Trwałość izotopów Dla pierwiastków cięższych (Z>20) stosunek N/Z stopniowo rośnie i najwyższą wartość osiąga dla bizmutu 2 : 209 Z=83; N= 209-83=26; Bi 83 N/Z =,58

Przemiany promieniotwórcze Wszystkie izotopy mające nadmiar neutronów w stosunku do izotopu trwałego ulegają przemianie promieniotwórczej -. Polega ona na rozpadzie nadmiarowego neutronu powstaje wówczas proton i elektron (cząstka - ) 3 : 0 n E W wyniku przemiany - nie zmienia się masa jądra atomowego, zmienia się natomiast jego ładunek powstaje atom nowego pierwiastka położonego w układzie okresowym z prawej strony pierwiastka wyjściowego, np.: p A A Z Z 4 6 E e C 4 7N e e

Przemiany promieniotwórcze W przypadku niedoboru neutronów w stosunku do liczby protonów jądro może ulegać jednej z dwóch przemian: + - w jej wyniku jeden z protonów w jądrze atomowym przekształca się w neutron, emitując wówczas antyelektron (pozyton cząstka + ): p 0 n e W wyniku przemiany powstaje atom pierwiastka leżącego w układzie okresowym po lewej stronie pierwiastka wyjściowego 3 : A E A Z Z E e np.: 6 C 5B e

Przemiany promieniotwórcze Wychwyt K - polega na wychwyceniu elektronu z poziomu K przez jądro, liczba atomowa pierwiastka maleje o. Przemianie tej towarzyszy powstanie neutronu i neutrina, oraz emisja promieniowania. Wynika to z pozbywania się nadmiaru energii przez elektrony opadające na niższe poziomy w celu zapełnienia pustego miejsca.: 40 K 40 8 K e 9 Ar Ponieważ izotopy posiadające niedobór neutronów mają bardzo krótki czas życia (mogły istnieć w początkach istnienia wszechświata) więc przemiana + w przyrodzie praktycznie nie występuje i dotyczy otrzymanych sztucznie izotopów promieniotwórczych. Wychwyt K można zaobserwować w przypadku niektórych izotopów posiadających nadmiar neutronów (przykład powyżej).

Przemiany promieniotwórcze Gdy jądro atomowe jest bardzo duże nadmiar neutronów nie zapewnia trwałości jądra. Atomy takich pierwiastków ulegają przemianie promieniotwórczej. W wyniku przemiany jądro atomu emituje cząstkę (jądro atomowe helu): 4 He 2 2 Powstałe jądro nowego atomu jest lżejsze o 4 jednostki masy i ma ładunek mniejszy o 2 jednostki: np.: A Z A Z E E 4 4 2 2 23 Po 209 Pb 4 84 82 2

Przemiany sztuczne Sztuczne przemiany jądrowe można podzielić między innymi na: reakcje jądrowe przebiegające według schematu: cząstka + jądro nowe jądro + nowa cząstka 98 98 0n 80Hg 79 Au rozszczepienia jądrowe przebiegające według schematu: neutron + duże jądro średnie jądro + średnie jądro + kilka neutronów 235 4 n U Ba Kr 3 0 92 56 36 fuzje jądrowe przebiegające według schematu: 92 jądro lekkie + jądro lekkie nowe jądro + cząstka 2 3 4 HH 2 He 0 p n 0 n

Przemiany sztuczne Reakcjami jądrowymi rządzą następujące prawa: Zachowania ładunku elektrycznego. Całkowita liczba protonów przed reakcją jest równa całkowitej liczbie protonów po reakcji. Zachowania liczby nukleonów (protonów i neutronów). Całkowite liczby masowe przed i po reakcji są takie same.

Czas życia izotopów Szybkość rozpadu radioizotopów określamy przy pomocy wielkości zwanej okresem połowicznego rozpadu t ½ - jest to czas, który musi upłynąć, żeby początkowa ilość izotopu zmniejszyła się do połowy: N gdzie więc N n 2 t t 2 2 n t t 2 N 0 N 0 N ilość nuklidów w danym momencie N 0 początkowa ilość nuklidów t czas trwania t /2 czas połowicznego rozpadu (zaniku) n ilość okresów połowicznego rozpadu

Czas życia izotopów Zależność ilości izotopu promieniotwórczego od upływającego czasu obrazuje poniższy wykres:

Czas życia izotopów Ponieważ masa, liczba moli czy też intensywność promieniowania zależy wprost proporcjonalnie od liczby nuklidów więc zależność tę można zapisać także: m 2 n 2 m0 lub I I0 n m masa radioizotopu; m o masa początkowa radioizotopu I intensywność promieniowania; I 0 początkowa intensywność promieniowania

Czas życia izotopów Polon-20 ulega przemianie alfa. Czas połowicznego rozpadu tego izotopu wynosi 38 dni. Napisz równanie tej przemiany. W pojemniku umieszczono g polonu-20. Oszacuj masę tego izotopu, która pozostanie po upływie 44 dni. Dane: m 0 = g t = 44 dni t /2 = 38 dni m =? 20 Po 206 Pb 4 84 82 2 Rozwiązanie: t 44dni n 3 t 38dni m 2 n 2 3 m0 g g 2 8 0,25 g Odp.: Po 44 dniach z próbki o masie g pozostanie 0,25g polonu-20.

Przypisy: Pomiędzy cząstkami występują oprócz oddziaływań elektrostatycznych (odpychanie się protonów) także tzw. silne oddziaływania jądrowe, jednak ich zasięg jest bardzo krótki. Aby oddziaływania silne przeważały nad odpychaniem elektrostatycznym niezbędna jest odpowiednia ilość neutronów. 2 W 2003r odkryto, że izotop 209 Bi także jest promieniotwórczy jednak jego czas połowicznego rozpadu jest ok. miliard razy większy od szacowanego wieku wszechświata. 3 - Podczas przemiany - powstaje także antyneutrino natomiast podczas przemiany + powstaje neutrino.

Chcesz wiedzieć więcej? Podręcznik do klasy w zakresie rozszerzonym http://www.chemia.dami.pl/liceum/liceum3/jadro3.htm