Otkrie radioaktivnosti 1895 Wilhem Conrad Rntgen otkriva Xzrake

Otkriće radioaktivnosti 1895. Wilhem Conrad Röntgen otkriva X-zrake i kao usputna pojava javila se fluroescencija. Antine Henri Becquerel 1896. pokušava otkriti vezu između X -zraka i fluroescencije 26. 3. 1896. kao fluorescentnu tvar izabrao je kristal uranova smolinca (U 2 O 3 ). Fluroescentnu tvar treba izložiti Suncu. Bilo je oblačno pa je fotografsku ploču zamotao u crni papir, na nju stavio kristal i spremio u stol. Bilo je oblačno sve do 1. 4. Razočaran, ipak razvija ploču i vidio je oštru sliku kristala. !?

Otkrio je da uzorak emitira nepoznato zračenje na koje ne djeluju nikakvi vanjski fizikalni faktori. Marie Sklodowske Curie i Pierre Curie nastavili su istraživanja i 1897 otkrili da Th zrači iste zrake i nazivaju ga radioaktivnim zračenjem. 1898 otkrili su novi element polonij koji je 400 puta jače zračio od uranova smolinca. Iste godine otkrivaju radij koji 900 puta jače zrači od urana, a 1902 izdvojili su čisti radijev klorid koji je milijun puta jače zračio od urana iste mase.

Radioaktivnost Ako je omjer broja neutrona i protona odgovarajući jezgra je stabilna, u protivnom se raspada u procesu radioaktivnosti. U prirodi se nuklidi grupiraju u uskom području oko zamišljene crte nazvane „linija stabilnosti“. Za lakše elemente ona se poklapa sa N = Z, a za teže elemente omjer broja neutrona i protona je približno 1, 5. Linija stabilnosti završava s bizmutom (Z=83). Sve teže jezgre su nestabilne i spontano se raspadaju uz emisiju radioaktivnog zračenja (alfa, beta).

Linija stabilnosti

Nuklearni procesi su promjene stanja i sastava atomske jezgre u kojima dolazi do emisije različitih vrsta zračenja. Dijelimo ih na nuklearne raspade i nuklearne reakcije. Imena, simboli i osobine čestica koje sudjeluju u nuklearnim procesima ime simbol maseni broj masa/u naboj proton neutron elektron pozitron +1 neutrino antineutrino +1 1, 008665 0 0, 000548 -1 0 0, 000548 +1 0 0 foton 1, 007277 0 0 0 1 u = 1, 6605402 ⋅10− 27 kg 0 0 0

Svaki proces u kojem se atomska jezgra spontano mjenja zove se radioaktivni raspad, a sama pojava radioaktivnost. Pustimo li radioaktivno zračenje kroz jako magnetsko polje jedan dio zraka zakreće na jednu, drugi na drugu stranu, a dio prolazi neotklonjen. To su α, β i γ zrake. B Izvor zračenja

Alfa raspadom se raspadaju teške nestabilne jezgre. α-čestica je jezgra helija. U beta raspade spadaju: Ø beta minus ( − β ) raspad ili elektronski raspad Ø beta plus ( + β ) raspad ili pozitronski raspad Beta plus i beta minus raspadu podložne su nestabilne jezgre s manjkom ili viškom neutrona Gama zračenje nastaje kada jezgra koja je doživjela α i β - raspad ostane u pobuđenom stanju. Pri povratku u stanje niže energije dolazi do emisije gama zračenja.

Radioaktivni raspadi s promjenom građe atomske jezgre: Alfa raspad: X - jezgra roditelj, Y- jezgra kćerka Rutherford 1903. otkriva da su zrake dvostruko ionizirani atomi helija, U jezgri roditelj N se smanji za 2, Z za 2, a A se smanji za 4. Nastaje novi element koji se u periodnom sustavu elemenata pomiče za dva mjesta u lijevo.

Npr. Vrijedi zakon očuvanja masenog broja i zakon očuvanja naboja. Energije alfa čestica je od (4 -10) Me. V, a brzina alfa čestica je približno 2 ⋅ 107 ms-1. Međudjelovanje sa tvari kroz koju prolazi je izrazito jako, pa domet alfa čestica u zraku iznosi približno od (2 -8) cm. U tkivu im domet iznosi tek oko 0, 03 mm. Alfa zračenje nije opasno ako se nađe izvan organizma, jer ga može zaustaviti i list papira. Ako uđe organizam (unutarnje ozračivanje) izrazito je opasno.

Beta radioaktivni raspadi - raspad: Pri ovom raspadu jedan se neuton u jezgri pretvara u proton, a iz jezgre izlijeću elektron i antineutrino Za neutron:

Pri - raspadu: N - smanji za 1, Z- poveća za 1, a A ostaje isti. Novonastala jezgra (element) pomiče se za jedno mjesto u desno u periodnom sustavu elemenata. Kao i α-čestica i beta minus čestica ionizira tvar kroz koju prolazi i spada u ionizirajuće zračenje. Antineutrino je čestica bez naboja, zanemarive mase i s vrlo slabom interakcijom s tvari kroz koju prolazi. Npr.

+ raspad: Jedan se proton u jezgri pretvara u neutron, a iz jezgre izlijeću pozitron i neutrino Za neutron:

Pri + raspadu: N - poveća za 1, Z- smanji za 1, a A ostaje isti. Novonastala jezgra (element) pomiče se za jedno mjesto u lijevo u periodnom sustavu elemenata. Beta plus čestica (pozitron) je antičestica elektrona ( iste mase i suprotnog naboja). Neutrino je čestica bez naboja, zanemarive mase i s vrlo slabom interakcijom s tvari kroz koju prolazi. Npr. prometij neodimij

Doseg beta čestica u zraku ovisi o njihovoj energiji. Za 0, 5 Me. V doseg joj je približno 0, 7 m, dok je za energije 3 Me. V otprilike 10 m. Beta čestice može zaustaviti aluminijski lim od par mm. Sudarom elektron i pozitron anihiliraju ( ponište se) i pri tom nastaju dva γ – kvanta svaki energije 511 ke. V.

1927. Pauli je pretpostavio postojanje čestice koja je nosila energiju koja nedostaje i nazvao neutrino 1934. Fermi je predvidio postojanje antičestice neutrina, antineutrino 1956. Reines i Cowan su detektirali antineutrino

Ispisati β- raspad za Ispisati β+ raspad za i i

Radioaktivni raspadi bez promjene građe atomske jezgre: Gama radioaktivno zračenje Jezgra nastala α ili β-raspadom je najčešće u pobuđenom stanju. Iz tog stanja prelazi u osnovno, pri čemu emitira elektromagnetsko zračenje tzv. γ –kvant, energije miljun puta veće od energije vidljivih fotona. - pobuđena jezgra

Primjer beta i gama radioaktivnog zračenja Napišimo ovaj radioaktivni raspad:

Primjer : Radioaktivni izotop dobije se iz bombardiranjem neutronima. Nastali izotop ima vrijeme poluživota 5, 3 godine i u stabilno stanje prelazi β- raspadom i γ zračenjem. Napišimo reakcije:

Međudjelovanje radioaktivnog zračenja i tvari

Zadatak 1: Koji element nastaje raspadom urana nakon emisije 3 i 2 β- čestice? Rješenje: 238 = A + 3 4 +2· 0 A = 226 92 = Z + 3 2 + 2 (-1) Z = 88

Zadatak 2: Element uran nizom raspada prelazi u element olovo . Koliko je pri toj pretvorbi emitirano i β- - čestica? Rješenje: 238 = 206 + 4 x x=8 92 = 82 + 2 x - y y=6

20. Koja čestica X nastaje u navedenoj nuklearnoj reakciji? (2012. ljeto) A. neutron B. elektron C. pozitron D. proton 7+2=8+1