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.