Radioaktivita

1. Radioaktivita

2. Prvky, nuklidy, isotopy • 112 prvků • 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)

3. 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 )

4. 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 Stabilita jader

5. 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

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

7. Umělá radioaktivita • Ostřelování jader atomů částicemi: • e- • n0 • p+ • a • 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

8. Radioaktivní záření • a-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

9. Poločas rozpadu • Důležitá charakteristika radionuklidů • Udává, za jakou dobu se rozpadne přesně polovina jader • Zlomky sekundy (212Po – 10-7 s) až miliony let (204Pb – 1026 s)

10. 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

11. 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.

12. Příště: Elektronový obal atomu