Radioaktivita radioaktivita je samovolná schopnost některých druhů atomových jader přeměňovat se na jádra stálejší a emitovat přitom tzv. radioaktivní záření radioaktivní záření má svůj původ v atomovém jádře, nezávisí na vnějších podmínkách (teplota, tlak, způsob chem. vazby atomů) radioaktivní záření bylo objeveno koncem 19. století při studiu některých minerálů: ionizace vzduchu, vybíjení kondenzátorů, černání fotografických desek... objevitel radioaktivity: H. Becquerel (1896) významné objevy v oboru radiochemie: Marie Curie-Sklodowska, Pierre Curie (Nobelova cena 1903, 1911)

Druhy radioaktivního záření Záření alfa = proud rychle letících jader atomů helia, tzv. α částic (42 He 2+) k tomuto jevu dochází u radioaktivních nuklidů nejtěžších prvků, jako je např. uran nebo thorium 23892 U → 23490 Th + 42 He vzniká nový prvek, který má nukleonové číslo o čtyři jednotky nižší a protonové číslo o dvě jednotky nižší → vzniká lehčí, tj. stabilnější jádro

Druhy radioaktivního záření Záření beta záření ß- (beta mínus): proud rychlých elektronů elektron vzniká v jádře atomu rozpadem neutronu na proton a elektron (proton zůstane vázán v jádře, elektron se vyzáří jako částice zvaná ß-) 10 n → 11 p + 0-1 e k tomuto druhu záření dochází u nuklidů, které mají relativní přebytek neutronů v jádře atomu, např. 31 H → 32 He + 0-1 e protonové číslo se v průběhu děje zvýší o jednotku

Druhy radioaktivního záření Záření beta záření ß+ : proud rychlých pozitronů pozitron vzniká v jádře atomu přeměnou protonu na neutron a pozitron; proton zůstane vázán v jádře (pozitron se vyzáří jako částice zvaná ß+) 11 p → + 10 n + 0+1 e k tomuto druhu záření dochází u nuklidů, které mají relativní přebytek protonů v jádře atomu 127 N → 126 C + 0+1 e protonové číslo se v průběhu děje sníží o jednotku záření ß+ bylo pozorováno výhradně u uměle připravených radionuklidů (u přírodních radionuklidů se nevyskytuje)

Druhy radioaktivního záření Záření gama (ɣ) = elektromagnetické záření o extrémně vysoké energii a velmi nízké vlnové délce („proud fotonů“) jako jediný druh jaderného záření nemá korpuskulární charakter (není tvořeno částicemi) záření ɣ většinou doprovází ostatní druhy radioaktivního záření (α, ß) emisí ɣ záření se uvolňuje značné množství energie

Účinky radioaktivního záření záření alfa: vysoká ionizační schopnost, malá schopnost penetrace → zadrží je např. list papíru nebo několik cm vzduchu; α-zářiče jsou nebezpečné při požití nebo inhalaci (např. Rn), kumulují se v kostech, poškozují buňky kostní dřeně záření beta: menší ionizační schopnosti, vyšší schopnost penetrace → poškozují povrchové tkáně (kůže, oči) záření gama: ionizační účinky relativně nízké, ale vysoká schopnost pronikat hmotou → částečně je zadrží např. silná vrstva olova nebo betonové desky → nejvíce nebezpečné → kumulativní účinky

Radioaktivní rozpadové řady

Radioaktivní prvky v přírodě poslední stabilní prvek v přirozené řadě prvků je 83Bi) všechny prvky Z > 83 jsou radioaktivní (významné jsou zejména Rn, Ra, U) radioaktivní izotop draslíku→ hojně rozšířen v přírodě

Umělá radioaktivita vzniká po ozáření některých druhů atomových jader lehkými částicemi (α-částicemi, protony, neutrony...) → indukovaná jaderná reakce zdroje částic pro ozáření mohou být přirozené nebo umělé (tzv. urychlovače částic) po ozáření vznikají nové prvky, které jsou zpravidla rovněž radioaktivní → TRANSMUTACE 147 N + 42 He → 178 O + 11 p význam: syntéza nových prvků (transurany) příprava radioaktivních nuklidů pro použití v technice nebo medicíně, např. 60Co, 131I, 99Tc sledování průběhu chemických reakcí nebo biologických přeměn

Jaderné štěpení vzniká při ostřelování jádra 235U (popř. některých jiných těžkých nuklidů) volnými neutrony (Otto Hahn, 1938) vznikají nová atomová jádra o přibližně stejné velikosti, uvolňují se nové, tzv. rychlé neutrony a obrovské množství energie (ɣ-záření) při jaderném štěpení v atomových elektrárnách je nutné zachycovat uvolněné neutrony tzv. moderátory (těžká voda, kyselina boritá, grafit) → řízený průběh jaderné reakce

Grafické znázornění průběhu štěpné reakce volný neutron jádro 235U aktivované jádro 236U štěpný meziprodukt štěpné fragmenty (např. 140Ba, 93Kr) elektromagnetické záření rychlé neutrony pomalý neutron (po průchodu moderátorem)

Porovnání průběhu řízené a neřízené štěpné reakce řízený průběh (počet uvolněných neutronů je při každém štěpném kroku stejný) neřízený průběh (lavinovité štěpení)

Rychlost radioaktivního rozpadu - (dN/dt) = k . N => N = N0 . e-kt k ... rozpadová konstanta (udává pravděpodobnost rozpadu daného jádra za jednotku času) poločas rozpadu T1/2: čas potřebný k poklesu počtu radioaktivních jader (tj. aktivity vzorku) na polovinu T1/2 = (ln 2)/k = 0,693/k rozpadová konstanta a poločas rozpadu jsou důležité veličiny charakteristické pro kažou radioaktivní látku