2.2 Rádioaktivita izotopy stabilita ich atómových jadier rádioaktivita žiarenie jadrové

Transcript

1 2.2 Rádioaktivita Koniec 19. storočia bol bohatý na významné objavy vo fyzike a chémii, ktoré poskytli základy na vybudovanie moderných predstáv o zložení atómu. Medzi najvýznamnejšie objavy patrí objavenie elektrónu a objav rádioaktivity. Vlastnosť, ktorou sa môžu izotopy navzájom odlišovať je stabilita ich atómových jadier. Atómové jadrá niektorých nuklidov podliehajú samovoľnej premene sprevádzanej vysielaním prenikavého žiarenia. Táto vlastnosť sa nazýva rádioaktivita (radius lat. lúč, activus lat. činný) a žiarenie sa nazýva jadrové (rádioaktívne)) žiarenie.

2 Rádioaktivitu prvý raz pozoroval francúzsky fyzik Henry Bequerel (1896) u zlúčenín uránu. Zistil, že uránová ruda vyžaruje neviditeľné lúče, ktoré prechádzajú aj cez tmavý papier a zanechávajú na fotografickej platni rovnaké stopy ako viditeľné svetlo. Názov rádioaktivita pochádza od objaviteľov rádioaktívnych prvkov rádia a polónia, Márie Curie Sklodowskej ( ) a jej manžela Pierre Curie ( ), ktorí v roku 1897 začali skúmať žiarenie, ktoré objavil H. Becquerel. Toto žiarenie nazvali rádioaktívnym a celý jav rádioaktivitou. Rádioaktivita je schopnosť nestabilných jadier atómov meniť sa samovoľne na jadrá iných, stabilnejších atómov a vysielať pritom charakteristické žiarenie. Za tento objav dostali všetci traja v r Nobelovu cenu.

3 Obr. 6: Henry Becquerel, Maria Curie Sklodowska a jej manžel Pierre Curie V prírode sa nachádza približne 50 rádioaktívnych nuklidov - rádionuklidov. Ich rádioaktivitu nazývame prírodná (prirodzená) rádioaktivita. U prirodzených rádionuklidov sa zistili 3 druhy prenikavého, neviditeľného jadrového žiarenia: Žiarenie α je prúdom rýchle letiacich atómových jadier hélia 24 He, ktoré sa pohybujú rýchlosťou km.s -1. Preniká vzduchom aj tenkými kovovými fóliami.

4 Uskutočnená reakcia bola vlastne prvou umelou premenou prvkov. Vroku 1934 dcéra manželov Curieovcov, Irena Joliot Curie ( ) a jej manžel Fréderik Joliot Curie ( ) objavili umelú rádioaktivitu. Žiarenie β je prúdom elektrónov letiacich takmer rýchlosťou svetla ( km.s-1 ) a je asi 100 krát prenikavejšie ako žiarenie α. Vyžarované elektróny vznikajú v jadre rozpadom neutrónov podľa rovnice: 0 1 n 1 1 p e Žiarenie γ je elektromagnetickým vlnením, podobne ako viditeľné svetlo, ale s kratšou vlnovou dĺžkou (10-11 až m). Je najprenikavejšou časťou jadrového žiarenia. Tvorí ho prúd fotónov (častíc bez náboja), ktoré sa pohybujú približne rýchlosťou svetla. Zvyčajne sprevádza žiarenie β a niekedy aj α. V r Ernest Rutherford ( ) ostreľoval plynný dusík časticami alfa. Pozoroval, že pri zásahu jadra dusíka časticou alfa sa uvoľnil protón, čo možno vyjadriť rovnicou: 7 14 N + 24 He 11 p O

5 Obr. č. 7: Ernest Rutherford, Irena Joliot Curie a jej manžel Fréderik Joliot Curie Dokázali, že pri ožarovaní rádioaktívneho hliníka časticami α vzniká rádioaktívny fosfor, ktorý sa v prírode nevyskytuje. Izotop sa samovoľne rozpadá na izotop kremíka a uvoľňuje sa pozitrón. Tak bola prvýkrát realizovaná umelá rádioaktivita. Túto premenu možno vyjadriť rovnicami: Al + 24 α P + 01 n P Si e

6 Táto reakcia znázorňuje jednoduchú jadrovú reakciu premenu jadra,, ktorá je vyvolaná žiarením α,, pričom vzniká umelý rádionuklid.. Za tento objav dostali manželia Joliot - Curie v r Nobelovu cenu. Umelá rádioaktivita je premena stabilného jadra atómu pôsobením iného jadra alebo častice na nestabilné jadro, ktoré sa samovoľne rozpadá za súčasného uvoľnenia žiarenia. S využitím rádionuklidov v bežnom živote sa možno stretnúť najmä v medicíne (ožarovanie chorých tkanív) a v technike kontrola výrobkov atď.

7 OTÁZKY A ÚLOHY 1. Vysvetlite rozdiel medzi prirodzenou a umelou rádioaktivitou. 2. Žiarenie "alfa" je: a) prúd rýchle letiacich jadier hélia b) elektromagnetické vlnenie c) prúd elektrónov d) prúd neutrónov 3. Žiarenie "beta" je: a) prúd rýchle letiacich jadier hélia b) elektromagnetické vlnenie c) prúd elektrónov d) prúd neutrónov

8 4. Žiarenie "gama" je: 5. Vyber druh a) prúd d rýchle letiacich jadier hélia b) elektromagnetické vlnenie c) prúd d elektrónov d) prúd d neutrónov nov žiarenia, ktorým je sprevádzan dzaná uvedená chemická reakcia: Br a) " alfa " b) " beta " Br -----> 87 c) " gama " d) rontgenové Kr +...

9 6. Vyberte správne hodnoty protónov nového a nukleónov nového čísla prvku, vzniknutého pri uvedenej rádioaktr dioaktívnej premene: Al + 4 2He -----> 0 n a) Z = 22 A = 11 b) Z = 3O A = 15 c) Z = 15 A = 3O d) Z = 11 A = 22 Zoznam tém