Radioaktivita

Prvky, nuklidy, isotopy 112 prvků 1800 nuklidů, z toho: 92 přírodních Mononuklidické: 4Be, 9F, 11Na, 13Al, 15P, 21Sc, 25Mn, 27Co, 33As, 53I, 55Cs, 79Au, etc. (celkem 20) Vícenuklidické 1800 nuklidů, z toho: 334 přírodní, z toho: 262 stabilní 72 nestabilní (přirozená radioaktivita) 1466 umělé, přičemž všechny nestabilní (umělá radioaktivita)

Prvky, nuklidy, isotopy Astonovo pravidlo: Prvky s lichým Z jsou buď mononuklidické, nebo nemají více než dva přírodní isotopy. (výjimka 1H a 19K) Prvky se sudým Z jsou obvykle tvořeny větším počtem nuklidů (dva a více). (výjimka 4Be) Mattauchovo pravidlo: Neexistují dva stabilní isobary, které se od sebe liší v protonovém čísle o jedničku. (výjimka dvojice )

Stabilita jader Závislá na vazebné energii, vztažené na jeden nukleon (nejvyšší pro Z = 14 – 50) Významný poměr N/Z (pro většinu nuklidů N/Z = 1,0 – 1,6) Rozdíly v závislosti na tom, zda jsou N a Z sudá či lichá čísla Nahromadění 61 a více protonů v jádře → pravděpodobně destabilisace jádra (příliš mnoho kladného náboje, který neutrony nedokáží kompensovat) Prvky se Z větším než 83 pouze radioaktivní isotopy Atomová jádra s 2, 8, 20, 28, 50, 82 a 126 protony, nebo neutrony neobvykle stabilní – magická čísla – 20Ca: 6 stabilních isotopů

Přirozená radioaktivita Nestabilita jádra se projevuje „vystřelením“ stavebních částic z jádra a-rozpad: vypuzení jádra helia (He2+) b(-)-rozpad: vystřelení elektronu Nově vznikající prvek obvykle radioaktivní → další rozpady, dokud se nedosáhne stabilního nuklidu  rozpadové řady

Rozpadové řady 1) Uranová 4n+2 2) Actiniová 4n+3 3) Thoriová 4n+0 1)

Umělá radioaktivita Ostřelování jader atomů částicemi: b(+)-rozpad: Neptuniová rozpadová řada Dále emise neutronů, protonů, spojení jader (absorbce), nebo rozštěpení na lehčí jádra (řetězová reakce) Příprava transuranů (Z>92) a lehkých radioaktivních jader (medicína); jaderné elektrárny a atomové bomby

Radioaktivní záření a-záření b-záření g-záření Rychle letící jádra helia Málo průrazné (pro zastavení stačí papír) b-záření b- proud elektronů b+ proud positronů Vznikají přeměnou nukleonů Pro zastavení postačuje hliníková folie g-záření Elektromagnetické vlnění (Rentgenové paprsky) Vzniká energetickým přechodem jader Vysoce průrazné, ionisující Pro zastavení třeba 10 m betonu, nebo vrstvu olova

Poločas rozpadu Důležitá charakteristika radionuklidů Prvek Izotop Poločas rozpadu Bismut 209Bi cca. 1,9·1019 let Thorium 232Th 14,05 miliard let Uran 238U 4,468 miliard let Plutonium 239Pu 24110 let Uhlík 14C 5730 let Radium 226Ra 1622 let Cesium 137Cs 30 let Tritium 3H 12,36 let Síra 35S 87,5 dní Radon 222Rn 3,8 dní Francium 223Fr 22 minut 223Th 0,9 sekundy Polonium 212Po 0,3 µs Důležitá charakteristika radionuklidů Udává, za jakou dobu se rozpadne přesně polovina jader Zlomky sekundy (212Po – 10-7 s) až miliony let (204Pb – 1026 s)

Uhlíkové datování – radiokarbonová methoda Vlivem kosmického záření se vzdušný dusík mění na isotop uhlíku 14C Vzduch tak obsahuje cca 1,2.10-10 % 14C Fotosynthesou se dostává radioaktivní uhlík do potravinového řetězce Po odumření organismu se zastaví přísun radioaktivního uhlíku, který se začne s konstantní rychlostí rozkládat Poločas rozpadu – 5 730 let Analysou materiálu (ohniště, kosti, organický materiál) je možné určit stáří nálezů s dosahem do 50 000 let

K procvičení Jaký je rozdíl mezi přirozenou a umělou radioaktivitou? Co je b--záření? Co positron? V čem se liší g-záření od zbývajících? Nuklid 23490Th se rozpadá b--rozpadem. Napište rovnici tohoto procesu a výsledný produkt 23191Pa se rozpadá a-rozpadem. Napište rovnici tohoto procesu a výsledný produkt. 22889Ac se nejprve rozpadá b--rozpadem. Vzniklý nuklid je nestabilní a vypudí z jádra částici alfa. Popište děje rovnicemi a určete oba vznikající nuklidy.

Elektronový obal atomu Příště: Elektronový obal atomu