ATOM – promieniotwórczość

Promieniowanie :

[±²] O trwałości jąder atomowych decydują głównie dwie siły: siły spójności jądra, w których

szczególną rolę pełni para proton-neutron i siły odpychania kulombowskiego jednoimiennych

protonów. Wraz z wzrostem wielkości jądra siły odpychania rosną szybko (skutek

zwiększania ilości protonów), szybciej niż przeciwstawiające się im siły spójności. Dla

ciężkich jąder (o liczbie masowej większej od 100), szczególnie w niekorzystnym dla

trwałości jądra przypadku znacznego nadmiaru ilości neutronów nad protonami, może

dochodzić do samorzutnej przemiany jądrowej (izotopy promieniotwórcze) polegającej na

wyrzuceniu z jądra atomu elektronu (-), pozytonu (+), cząstki  (jądro helu) - czemu

towarzyszy elektromagnetyczne promieniowanie . Niektóre izotopy promieniotwórcze

lżejszych atomów otrzymuje się sztucznie, lub, jak np. radioaktywny izotop węgla 14C,

powstają pod wpływem promieniowania kosmicznego (patrz zegar węglowy).

Rozpad promieniotwórczy jąder atomowych jest reakcją pierwszego rzędu, tzn. że w

reakcji bierze udział jedna cząsteczka, a konsekwencją tego jest stała wartość czasu

połowicznej przemiany. Czas połowicznej przemiany, oznaczany jako t0,5 jest to czas, w

którym przemianie ulegnie dokładnie połowa wyjściowej ilości substancji. Zatem po czasie

połowicznej przemiany pozostanie niezmieniona 1/2 wyjściowej ilości promieniotwórczego

izotopu, po dwóch okresach t0,5 pozostanie 1/2 z 1/2 czyli 1/4, po następnym t0,5 1/8 itd. Czas

połowicznej przemiany przyjmuje wartości w bardzo szerokim zakresie - od paru sekund do

tysięcy lat. Znając wartość t0,5 konkretnej reakcji rozpadu jądra możemy oznaczyć jego ilość

w czasie przeszłym A (zasada obliczania czasu "zegarem węglowym") lub obliczyć jego ilość

po pewnym czasie (Ax). Do obliczeń stosujemy wzór:

Promieniowanie  stanowią cząstki o liczbie masowej 4 i ładunku +2 (jądra

helu). Ze względu na swą olbrzymią masę i rozmiary, cząstki mają zasięg niewielki (liczony

w centymetrach) i równie niewielką przenikliwość (nawet kartka papieru może być skuteczną

zasłoną przed tym promieniowaniem). Pierwiastki -promieniotwórcze groźne są szczególnie

wtedy, gdy dostaną się do organizmu, zostaną wbudowane w tkanki i tym sposobem przed

długi czas będą oddziaływać niekorzystnie na organizm.

Jądro emitując cząstkę  zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 2 mniejszej, w

izotop o liczbie masowej o 4 mniejszej od wyjściowego atomu.

Promieniowanie - stanowią elektrony. Zasięg mają znacznie większy niż 

(liczony w metrach) i również większą przenikliwość (lecz osłona z pleksi [szkła

organicznego] stanowi już dostateczne zabezpieczenie). Groźne są w sposób analogiczny do

pierwiastków -promieniotwórczych.

Jądro emitując cząstkę - zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 1 większej, gdyż

wyrzucając elektron z jądra zamienia jeden neutron w proton. Otrzymany izotop ma liczbę

docsity.com

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Atom promieniotwórczość - Notatki - Chemia i więcej Notatki w PDF z Chemia tylko na Docsity!

ATOM – promieniotwórczość

Promieniowanie :

[±²] O trwałości jąder atomowych decydują głównie dwie siły: siły spójności jądra, w których szczególną rolę pełni para proton-neutron i siły odpychania kulombowskiego jednoimiennych protonów. Wraz z wzrostem wielkości jądra siły odpychania rosną szybko (skutek zwiększania ilości protonów), szybciej niż przeciwstawiające się im siły spójności. Dla ciężkich jąder (o liczbie masowej większej od 100), szczególnie w niekorzystnym dla trwałości jądra przypadku znacznego nadmiaru ilości neutronów nad protonami, może dochodzić do samorzutnej przemiany jądrowej (izotopy promieniotwórcze) polegającej na wyrzuceniu z jądra atomu elektronu (-), pozytonu (+), cząstki  (jądro helu) - czemu towarzyszy elektromagnetyczne promieniowanie . Niektóre izotopy promieniotwórcze lżejszych atomów otrzymuje się sztucznie, lub, jak np. radioaktywny izotop węgla 14 C, powstają pod wpływem promieniowania kosmicznego (patrz zegar węglowy). Rozpad promieniotwórczy jąder atomowych jest reakcją pierwszego rzędu, tzn. że w reakcji bierze udział jedna cząsteczka, a konsekwencją tego jest stała wartość czasu połowicznej przemiany. Czas połowicznej przemiany, oznaczany jako t0,5 jest to czas, w którym przemianie ulegnie dokładnie połowa wyjściowej ilości substancji. Zatem po czasie połowicznej przemiany pozostanie niezmieniona 1/2 wyjściowej ilości promieniotwórczego izotopu, po dwóch okresach t0,5 pozostanie 1/2 z 1/2 czyli 1/4, po następnym t0,5 1/8 itd. Czas połowicznej przemiany przyjmuje wartości w bardzo szerokim zakresie - od paru sekund do tysięcy lat. Znając wartość t0,5 konkretnej reakcji rozpadu jądra możemy oznaczyć jego ilość w czasie przeszłym A (zasada obliczania czasu "zegarem węglowym") lub obliczyć jego ilość po pewnym czasie (Ax). Do obliczeń stosujemy wzór:

Promieniowanie  stanowią cząstki o liczbie masowej 4 i ładunku +2 (jądra

helu). Ze względu na swą olbrzymią masę i rozmiary, cząstki mają zasięg niewielki (liczony w centymetrach) i równie niewielką przenikliwość (nawet kartka papieru może być skuteczną zasłoną przed tym promieniowaniem). Pierwiastki -promieniotwórcze groźne są szczególnie wtedy, gdy dostaną się do organizmu, zostaną wbudowane w tkanki i tym sposobem przed długi czas będą oddziaływać niekorzystnie na organizm. Jądro emitując cząstkę  zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 2 mniejszej, w izotop o liczbie masowej o 4 mniejszej od wyjściowego atomu.

Promieniowanie 

stanowią elektrony. Zasięg mają znacznie większy niż  (liczony w metrach) i również większą przenikliwość (lecz osłona z pleksi [szkła organicznego] stanowi już dostateczne zabezpieczenie). Groźne są w sposób analogiczny do pierwiastków -promieniotwórczych. Jądro emitując cząstkę - zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 1 większej, gdyż wyrzucając elektron z jądra zamienia jeden neutron w proton. Otrzymany izotop ma liczbę

masową identyczną z atomem wyjściowym.

Promieniowanie 

stanowią pozytony (dodatnie elektrony). Właściwości analogicznie jak  Jądro emitując cząstkę +^ zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 1 mniejszej od wyjściowego atomu, gdyż wyrzucając dodatni elektron z jądra zamienia jeden proton w neutron. Otrzymany izotop ma liczbę masową identyczną z atomem wyjściowym.

Promieniowanie  stanowią fale elektromagnetyczne o dużej energii. Tym

sposobem jądro "reguluje" różnice energetyczne między energią wyjściowego atomu a sumą energii promieniowania korpuskularnego (masowego ,) i atomu potomnego. Jądro emitując promieniowanie  nie zmienia ani liczby atomowej ani masowej. Jest to promieniowanie o dużej przenikliwości (skuteczną osłoną są grube warstwy ciężkich metali) i dalekim zasięgu. Pochłonięcie przez organizm żywy większej dawki promieniowania prowadzi do zmian genetycznych, zwiększenia zachorowalności na choroby nowotworowe, wystąpienia choroby popromiennej, a przy szczególnie dużych dawkach do szybkiego zgonu. Tę zdolność do niszczenia materii żywej (szczególnie młodych komórek w etapie wzrostu) wykorzystano do niszczenia komórek nowotworowych, które ze względu na swą fazę rozwoju są szczególnie podatne na niszczące działanie promieniowania jonizującego.

Czas połowicznej przemiany , okres półtrwania, okres połowicznej przemiany - czas, w

którym ulegnie przemianie (reakcji) połowa wyjściowej ilości substratu. W przypadku przemiany promieniotwórczej, przebiegającej według równania reakcji pierwszego rzędu, czas połowicznej przemiany jest stały, niezależny od ilości (zawartości) promieniotwórczego izotopu, co pozwala obliczyć pozostałość po upływie n okresów połowicznej przemiany jako 0,5 n, np. po 4 t0,5 pozostanie 0,5^4 czyli 1/16 (około 6%) początkowej ilości substratu (izotopu promieniotwórczego). Zależność tę wykorzystuje się w procesie obliczania wieku niektórych przedmiotów na podstawie tzw. zegara węglowego.

Zegar węglowy to określenie na sposób obliczania wieku przedmiotów wykonanych

z tworzyw będących niegdyś materią ożywioną. Azot zawarty w atmosferze ziemskiej jest bombardowany przez elektrony promieniowania

kosmicznego i pod ich wpływem przechodzi w -promieniotwórczy izotop węgla 14 C

14 N + e- ——> 14 C

bowiem elektron "zobojętnia" jeden proton w jądrze i 7 N przechodzi w 6 C. Przy założeniu, że w oznaczanym okresie ilość azotu w atmosferze i natężenie promieniowania kosmicznego nie ulegało znaczącym zmianom, można przyjąć, że również stężenie izotopu 14 C w przyrodzie jest stałe. Ponieważ związki zawierające węgiel 14 C, analogicznie jak związki z węglem 12 C, krążą w przyrodzie i są pobierane przez organizmy żywe, również w przyrodzie ożywionej stężenie 14 C jest stałe, tak długo jak długo żyją organizmy (np. drzewo, jak długo pobiera CO 2 z atmosfery). W momencie wyłączenia danego organizmu z łańcucha obiegu węgla w przyrodzie (ścięcie drzewa, lnu, konopi itp.) zawarty w nich węgiel 14 C, jako pierwiastek promieniotwórczy, już tylko zanika powoli ze stałym okresem półtrwania wynoszącym 5570 lat. Zakładając, że stężenie izotopu 14 C w momencie ścięcia drzewa było identyczne jak obecnie i określając na podstawie pomiaru natężenia promieniowania aktualne stężenie węgla 14 C w badanym materiale można, znając

W obrębie pierwszych trzech okresów, okresowość związana jest z liczba atomową w sposób nie budzący żadnych wątpliwości. Elektrony systematycznie wypełniają poszczególne orbitale, przechodząc na wyższy po zapełnieniu niższego. Od czwartego okresu ta idealna okresowość zaczyna ulegać pewnym zakłóceniom. Trzeci okres charakteryzuje się występowaniem orbitali typu d , które - zgodnie z dotychczasowym przebiegiem wypełniania orbitali - powinny wypełniać się po zapełnieniu orbitali 3p. W rzeczywistości jest nieco inaczej. Dwa pierwsze pierwiastki czwartego okresu, pozostawiając niezapełnione orbitale 3d, przechodzą do zapełniania orbitalu 4s (potas i wapń) i dopiero następny skand (Sc) zaczyna wypełnianie orbitali 3d. Kolejne pierwiastki wypełniające orbital d niższej powłoki, przy zapełnionym orbitalu s wyższej, tworzą blok d. Dzieje się tak ze względu na energie charakteryzujące poszczególne orbitale. W okresie 6 i 7 dodatkowe komplikacje wprowadza konieczność wypełniania orbitali f , które pojawiają się już w atomach pierwiastków okresu 4. Zatem w bloku d pojawiają się dwie dodatkowe grupy pierwiastków, od nazw pierwszych pierwiastków w nich występujących nazwane grupą lantanowców (uzupełniają 4f ) i aktynowców (uzupełniają 5f ).

Ze względu na istnienie nieobsadzonych (lub obsadzonych tylko częściowo) orbitali, pierwiastki bloku d, zwane niekiedy pierwiastkami przejściowymi, charakteryzują się dużą zmiennością swych właściwości chemicznych. Często występują na kilku różnych stopniach utlenienia (np. chrom od +3 w wodorotlenku do +6 w chromianach, czy mangan od +2 do +7) i dość łatwo tworzą związki kompleksowe o dość skomplikowanej strukturze. W wielu przypadkach nie da się tu prosto przewidzieć właściwości konkretnego pierwiastka - często trzeba się ich nauczyć na pamięć.

Atom promieniotwórczość - Notatki - Chemia, Notatki z Chemia

Dokumenty powiązane

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Atom promieniotwórczość - Notatki - Chemia i więcej Notatki w PDF z Chemia tylko na Docsity!

ATOM – promieniotwórczość

Promieniowanie :

Promieniowanie  stanowią cząstki o liczbie masowej 4 i ładunku +2 (jądra

Promieniowanie 

Promieniowanie 

Promieniowanie  stanowią fale elektromagnetyczne o dużej energii. Tym

Czas połowicznej przemiany , okres półtrwania, okres połowicznej przemiany - czas, w

Zegar węglowy to określenie na sposób obliczania wieku przedmiotów wykonanych

kosmicznego i pod ich wpływem przechodzi w -promieniotwórczy izotop węgla 14 C

14 N + e- ——> 14 C