Rádioaktívny rozpad: Rozdiel medzi revíziami
Smazaný obsah Přidaný obsah
d robot Pridal: fy:Radioaktiviteit |
rozšírenie, kategórie, wikilinky |
||
Riadok 3:
[[Súbor:Logo iso radiation.svg|thumb|right|150px|Nový symbol [[IAEA]] a [[ISO]] z februára 2007, ktorý by sa mal používať ako doplnok k trojlístku na varovanie každého v blízkosti veľkého zdroja [[ionizujúce žiarenie|ionizujúceho žiarenia]].]]
== Všeobecné informácie ==
'''Rádioaktívny rozpad''' alebo '''jadrový rozpad''' je proces, pri ktorom nestabilné [[atóm]]y strácajú svoju energiu vyžarovaním [[radiácia|radiácie (žiarenia)]] vo forme [[častica|častíc]] alebo [[Elektromagnetické žiarenie|elektromagnetických vĺn]]. Prvky, ktoré podliehajú radioaktívnemu rozpadu prirodzene (ich všetky izotopy podliehajú rádioaktívnemu rozpadu), sa nazývajú '''rádioaktívne prvky'''.
Řádek 8 ⟶ 9:
Rádioaktivitu objavil v roku [[1896]] [[Henri Becquerel]] pri študovaní [[Urán (prvok)|uránu]]. K objasneniu podstaty rádioaktivity zásadným spôsobom prispeli francúzski fyzici [[Pierre Curie|Pierre]] a [[Maria Curie-Skłodowska|Maria]] Curieovci.
[[Prírodná rádioaktivita]] sa dá pozorovať pri [[chemický prvok|prvkoch]] s [[protónové číslo|protónovým číslom]] vyšším ako 81. Pri rozpade [[atómové jadro|atómového jadra]] sa vyžiari energia a vznikne niekoľko [[atóm]]ov iných [[chemický prvok|prvkov]] s nižšími [[protónové číslo|atómovými číslami]]. Tieto sa prípadne môžu rozpadať ďalej, až kým nedospejú ku konečnému stabilnému [[chemický prvok|prvku]], ktorým bývajú zvyčajne rozličné [[izotop]]y [[olovo|olova]]. [[polčas rozpadu|Polčasy rozpadu]] [[chemický prvok|prvkov]] sú rôzne: od [[sekunda|sekúnd]] až po 10<sup>10</sup> [[rok]]ov. Pomocou umelej rádioaktivity možno vytvárať [[chemický prvok|prvky]] nevyskytujúce sa vo voľnej [[príroda|prírode]], prípadne prvky s [[protónové číslo|atómovým číslom]] vyšším ako 92 ([[medicína|medicínske]] účely, výskum).▼
Jednotka [[SI]] rádioaktívneho rozpadu je [[becquerel]] (Bq). Jeden Bq sa definuje ako jedna transformácia (rozpad) za sekundu. Vzhľadom na to, že každá rozumne veľká vzorka rádioaktívneho materiálu obsahuje veľa atómov, jeden Bq vyjadruje veľmi malú mieru tejto aktivity; všeobecne používame násobky v ráde TBq (terabecquerely) alebo GBq (gigabecquerely). Ďalšia jednotka rozpadu je [[curie]], ktorá bola pôvodne definovaná ako miera rozpadu jedného gramu čistého [[rádium|rádia]]; 1 curie sa rovná 3,7.10<sup>10</sup> Bq.
Řádek 16 ⟶ 15:
Žiarenie, ktoré pri rádioaktívnom rozpade vzniká, sa vyskytuje v štyroch druhoch, ktoré označujeme ako α, β, γ a neutrónové žiarenie. Žiarenie α je prúd jadier hélia (α-častíc) a nesie kladný elektrický náboj. Žiarenie β je prúd záporne nabitých elektrónov. Niekedy sa rozlišuje β<sup>-</sup> (elektróny) a β<sup>+</sup> (kladne nabité [[pozitrón]]y). Žiarenie γ je elektromagnetické žiarenie vysokej frekvencie alebo prúd energetickych fotónov. Nemá elektrický náboj a preto nereaguje na elektrické pole. Neutrónové žiarenie je prúd neutrónov, rovnako bez náboja.
==Prirodzená a umelá rádioaktivita==
Rádioaktivita sa bežne rozdeľuje na
* prirodzenú
* umelú
▲Prirodzená rádioaktivita je dôsledkom samovoľného rozpadu atómového jadra. [[
Príklad:
Polónium <math>{}_{84}^{210}Po</math> je prirodzene rádioaktívny, pričom pri svojom rozpade vyžaruje α častice, ktoré premieňajú hliník na izotop fosforu.
:<math>{}_{13}^{27}Al + {}_2^4\alpha \,\to\, {}_{15}^{30}P + n</math>,
kde <math>n</math> označuje neutrón.
Izotop fosforu <math>{}_{15}^{30}P</math> je však nestabilný s polčasom rozpadu. <math>T\approx 135,5\,\mbox{s}</math>. Prostredníctvom kladného beta rozpadu prechádzajú na stabilný kremík, tzn.
:<math>{}_{15}^{30}P\,\to\, {}_{14}^{30}Si + e^{+} + \nu</math>,
kde <math>e^{+}</math> je vyžiarený pozitron a <math>\nu</math> predstavuje neutríno.
== Zákon radioaktivního rozpadu ==
Vlastnosti rádioaktívneho rozpadu je možné skúmať pomocou štatistických metód.
Za predpokladu, že za časový interval <math>\mathrm{d}t</math> dôjde k rozpadu <math>\mathrm{d}N</math> atómov rádioaktívnej látky. Počet rozpadnutých atómov <math>\mathrm{d}N</math> je úmerný počtu častíc v danom časovom okamihu, ktorý označíme <math>N</math>. Túto úmeru vyjadrujeme vzťahom
:<math>-\mathrm{d}N = \lambda N \mathrm{d}t</math>,
kde <math>\lambda</math> je tzv. '''rozpadová konštanta''', ktorá charakterizuje predpokladanú rýchlosť rozpadu rádionuklidu. Znamienko ''-'' súvisí s tým, že s rastúcim časom dochádza k poklesu okamžitého počtu častíc.
Integráciou predchádzajúceho vzťahu môžeme počet častíc v čase <math>t</math> vyjadriť ako
:<math>N = N_0\mathrm{e}^{-\lambda t}</math>,
kde <math>N_0</math> predstavuje počet častíc v čase <math>t=0</math>. Tento vzťah sa označuje ako '''zákon rádioaktívneho rozpadu'''.
Pre praktické využitie je vhodnejšie využiť úmeru mezdi počtom častíc a ich celkovou hmotnosťou, tzn. hmotnosťou rádioaktívnej vzorky <math>m</math>. Predchádzajúci vzťah potom môžeme prepísať v tvare
:<math>m = m_0\mathrm{e}^{-\lambda t}</math>,
kde <math>m_0</math> je počiatočná hmotnosť rádioaktívnej vzorky a <math>m</math> je jej hmotnosť v čase <math>t</math>.
=== Polčas rozpadu ===
Doba, za ktorú dôjde k rozpadu polovice z pôvodného počtu atómov rádionuklidu, sa označuje ako '''polčas rozpadu''' <math>T</math>. Počet častíc po uplynutí tejto doby je <math>N=\frac{N_0}{2}</math>, čím dostaneme pre polčas rozpadu vzťah
:<math>T = \frac{\ln{2}}{\lambda}\approx 0,693\cdot\lambda^{-1}</math>
=== Stredná doba života ===
Ďalšou veličinou charakterizujúcou rádioaktívny rozpad je '''stredná doba života''' <math>\tau</math>, čo je čas, za ktorý klesne pôvodný počet atómových jadier <math>N_0</math> na hodnotu <math>N=\frac{N_0}{\mathrm{e}}</math>.
<br>
<br>
Pre strednú dobu života platí
:<math>\tau = \frac{1}{\lambda} = \frac{T}{\ln{2}}</math>
=== Aktivita (rádioaktivita) ===
Rýchlosť rádioaktívnej premeny charakterizuje '''aktivita (rádioaktivita)''' <math>A</math>, ktorá sa definuje vzťahom
:<math>A = \left|\frac{\mathrm{d}n}{\mathrm{d}t}\right|</math>
Dosadením z predchádzajúceho vzťahov dostaneme
:<math>A = \lambda n = \lambda n_0\mathrm{e}^{-\lambda t} = A_0\mathrm{e}^{-\lambda t}</math>,
kde <math>A_0</math> označuje aktivitu v počiatočnom čase a <math>A</math> je aktivita v čase <math>t</math>. Aktivita, teda rýchlost rozpadu, klesá s časem.
Jednotkou aktivity je '''becquerel (Bq)''', popr. curie (Ci).
== Druhy rádioaktívneho žiarenia ==
[[Žiarenie]], ktoré pri rádioaktívnom rozpade vzniká, má štyri druhy, ktoré označujeme ako α, β, γ a neutrónové žiarenie.
* '''[[Žiarenie alfa|Žiarenie α]]''' je prúd jadier hélia (α-častíc) a nesie kladný elektrický náboj, má najkratší dosah (zastaví ho napr. i list papiera).
* '''[[Žiarenie beta|Žiarenie β]]''' je prúd záporne nabitých elektrónov. Niekedy sa rozlišuje žiarenie β<sup>-</sup> (elektróny) a β<sup>+</sup> (kladne nabité pozitróny), zachytí ho 1 cm plexiskla alebo 1 mm olova.
* '''[[Žiarenie gama|Žiarenie γ]]''' je elektromagnetické žiarenie vysokej frekvencie, resp. prúd veľmi energetických fotónov. Nemá elektrický náboj, a preto nereaguje na elektrické pole. Jeho prenikavosť je veľmi vysoká, pre zatienenie sa používajú veľmi tlsté štíty z kovov veľkej hustoty (napr. olovo) alebo zliatin kovov veľkej hustoty. Platí, že čím vyššia hustota a hrúbka štítu, tým viac je žiarenie zatienené.
* '''[[Neutrónové žiarenie]]''' je prúd neutrónov. Nemá elektrický náboj. Pohltí ho hrubá vrstva vody alebo betónu.
== Rozpadové rady ==
Kvantová mechanika umožňuje pre každý izotop spočítať pravdepodobnosť, že jadro sa v danom časovom intervale rozpadne. Pre väčšie množstvo látky je možné určiť polčas rozpadu, ktorým charakterizujeme rýchlosť premeny. Udáva, za ako dlho sa rozpadne práve polovica jadier vo vzorke. U tažkých prvkov sú produkty rozpadu takisto nestabilné a rozpadajú se ďalej. Tento proces popisuje rozpadová rada.
== Zaujímavosti ==
* Rádioaktívny rozpad poskytol prvý dôkaz toho, že zákony riadiace subatómový svet majú štatistický charakter.
* Neexistuje vôbec žiadny spôsob, ako predpovedať, či určité jadro zo vzorky bude jedným z malého počtu jadier, ktoré se rozpadnú v nasledujúcej sekunde. U všetkých jadier je pravdepodobnosť rovnaká.
[[Kategória:Jadrová chémia]]
| |||