Seminář z jaderné chemie 1 Martin Vlk Katedra jaderné chemie, FJFI CVUT Praha martin.vlk@fjfi.cvut.cz

Kontakt martin.vlk@fjfi.cvut.cz Laboratoř 402 Katedra jaderné chemie Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT Praha Břehová 7 115 19 Praha 1

Osnova Hmotnostní defekt, vazebná energie, energie rozpadu Kinetika jednoduché přeměny, aktivita a množství radionuklidu

Literatura Mizera J. et al.: Výpočty pro jaderné chemiky. ČVUT Praha 2001 Majer V. a kol.: Základy jaderné chemie. SNTL/ALFA Praha 1981. Loveland W.D. et al.: Modern nuclear chemistry. John Wiley & Sons, Inc. New York 2006. Navrátil O. a kol.: Jaderná chemie. Academia Praha 1985.

Hmotnost a vazebná energie jader jádro složeno z p (mp) a n (mn); teoretická hmotnost jádra Mteor Experimentálně zjištěná hmotnost jádra Mj, je o ∆M menší = hmotnostní defekt Vazebná energie – uvolní se při syntéze jádra z nukleonů Měrná vazebná energie - vztažená na jeden nukleon

Př. 1. Vypočtěte vazebnou energii připadající na jeden nukleon pro 4He (Ar = 4, 0026) 56Fe (Ar = 55, 9349) 106Pd (Ar = 105, 90) Řešení: a) [7,07 MeV]; b) [8,79 MeV]; c) [8, 61 MeV]

Př. 2. Určete energii, která se uvolní při vzniku 1 kg 4He dle rovnice: Řešení: [4,26.1014J]

Př.3. Kolik energie je třeba k oddělení všech nukleonů, které tvoří typické středně těžké jádro 120 Sn? Jaká je hodnota vazebné energie připadající na jeden nukleon v tomto nuklidu? a) [ 1021 MeV]; b) [8,51 MeV]

Př.4. Ověřte hodnotu vazebné energie 7,56 MeV na jeden nukleon pro 239Pu. Potřebné atomové hmotnosti jsou 239,05216u (239Pu), 1,00783u (1H) a 1,00867u (n).

Kinetika jednoduché radioaktivní přeměny Typy monomolekulárních reakcí: a: b-: b+: EZ: g: i) okamžitá deexcitace jádra: ii) IP: iii) IK:

Mechanizmus EZ a IK

Základní kinetický zákon radioaktivní přeměny N – okamžitý počet atomů radionuklidu A – atkivita = počet radioaktivních přeměn za jednotku času λ – vyjadřuje pravděpodobnost přeměny radioaktivního atomu v časové jednotce T – poločas přeměny, doba za kterou klesne počet atomů radionuklidu na polovinu N0 Pro praktické radochemické výpočty: A [Bq] m [g] – hmotnost radioaktivního nuklidu Mm[g/mol] – molární hmotnost NA – Avogadrova konstanta Objemová a měrná aktivita – aktivity vztaženy na jednotku objemu resp. hmotnosti.

Př. 5. Vypočítejte hmotnost: 90Sr v preparátu s absolutní aktivitou 2500Bq. 131I v preparátu s absolutní aktivitou 1,5mCi. T(90Sr) = 29,1 r T(131I) = 8,04 d [a) 4,96.10-10 g, b) 1,21.10-8 g]

Př. 6. Poločas rozpadu určitého radioaktivního izotopu je 6,5 h Př. 6. Poločas rozpadu určitého radioaktivního izotopu je 6,5 h. Je-li na počátku 48.1019 atomů tohoto izotopu, kolik jich zůstane po 26 h? Př.7. Poločas rozpadu radioaktivního izotopu je 140d. Po kolika dnech klesne rychlost rozpadu vzorku tohoto izotopu na ¼ původní hodnoty?

Př. 8. Radioaktivní nuklid má poločas rozpadu 30r Př.8. Radioaktivní nuklid má poločas rozpadu 30r. Jaká část z původně čistého vzorku tohoto nuklidu se nerozpadne po a) 60r, b) 90r? Př.9. Uvažujte původně čistý 3,4g vzorek izotopu 67Ga s poločasem rozpadu 78h. a) Jaká je počáteční rychlost rozpadu? b) Jaká bude rychlost rozpadu o 48 h později?