Застосування ізотопів
1) Метод мічених атомів (біологія, фізіологія, медицина, промисловість, археологія).
2)
Джерела
g
– променів («кобальтова гармата» з
ізотопом
).
3) Прискорення мутації – для штучного відбору (в сільському господарстві).
Радіоактивність. Закони радіоактивного розпаду
Радіоактивністю називають самовільне (спонтанне) перетворення ядер нестійких ізотопів одних елементів в ядра ізотопів інших елементів, що зумовлено внутрішніми причинами та супроводжується α- β- γ- випромінюванням, а також інших частинок (нейтронів, протонів). До радіоактивних процесів належать:
1. α – розпад;
2. β – розпад;
3. γ – випромінювання;
4. спонтанний поділ тяжких ядер;
5. протонна радіоактивність;
Радіоактивність, яка спостерігається в ядрах, що існують у природних умовах, називається природною. Радіоактивність ядер, які отримані за допомогою ядерних реакцій, називається штучною
Природні радіоактивні перетворення ядер, які відбуваються самочинно, називаються радіоактивним розпадом.
α – розпад: перетворення атомних ядер, яке супроводжується випусканням α – частинок
(ядер гелію ).
Правило зміщення:
,
де
-
материнське ядро,
-
дочірнє ядро.
β – розпад: випускання ядрами електронів. Правило зміщення:
При β – розпаді номер хімічного елемента переміщується на одну клітинку вправо в періодичній системі Менделєєва.
γ – розпад: випромінювання γ – квантів збудженими ядрами, які поглинули деяку енергію. При цьому масове число і порядковий номер не змінюються.
Властивості радіоактивного випромінювання
α - випромінювання:
1) відхиляються електричним і магнітним полями;
2) швидкість, з якою вилітає α – частинка, близька 107 м/с;
3) мають мінімальну проникну і максимальну іонізуючу здатність ?250000 пар іонів.
β – випромінювання:
1) відхиляються електричним і магнітним полями;
2) швидкість, з якою вилітає електрон, порядку 108 м/с;
3) мають малу проникну здатність.
γ – випромінювання :
1) електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі λ = 10-12м і частотою близькою 1020 Гц;
2) не відхиляються електричним і магнітним полями;
3) мають максимальну проникну і мінімальну іонізуючу здатність.
У результаті радіоактивного розпаду число ядер, що розпалося N, порівняно з початковим числом N0 зменшується з часом t за експоненціальним законом:
Число ядер N1 , які розпалися за час t, збільшується за законом:
,
λ
– стала розпаду пов’язана з періодом
піврозпаду Т так:
Період піврозпаду Т – це час, за який розпадається половина із загальної кількості атомів радіоактивної речовини. Закон радіоактивного розпаду є статистичним законом. Він справедливий тільки для N>>1. Передбачити момент розпаду конкретного ядра неможливо: це явище випадкове (атоми «не старіють»).
Дія радіоактивного випромінювання на речовину характеризується дозою іонізуючого випромінювання. Розрізняють такі одиниці випромінювання:
Поглинута доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює відношенню енергії поглинутого випромінювання до маси опромінюючої речовини:
Одиниця поглинутої дози випромінювання – грей (Гр.): 1Гр=1Дж/кг – доза випромінювання, при якій опромінюваній речовині масою 1кг передається енергія довільного іонізуючого випромінювання 1Дж.
Експозиційна доза випромінювання – фізична величина, що дорівнює відношенню суми електричних зарядів всіх іонів одного знака, створених електронами, звільненими в опромінюваному повітрі (при повному використанні іонізуючої здатності електронів), до маси цього повітря:
Одиниця експозиційної дози випромінювання – кулон, поділений на кілограм (Кл/кг), часто користуються позасистемною одиницею – рентген (Р):
1Р=2,58·10-4 Кл/кг
При дозі 1Р в 1м3 сухого повітря при нормальному атмосферному тиску виникає сумарний заряд іонів одного знака за величиною 0,33·10-3 Кл.
