rozwaz - Zaliczaj.pl

advertisement
Rozważ, czy jest możliwe, aby po następujących kolejno rozpadach ,
atomowego powstało jądro tego samego pierwiastka chemicznego.
i
z pierwotnego jądra
Przemiany jąder atomowych zachodzące pod wpływem cząstek elementarnych lub innych jader zwane są
reakcjami jądrowymi. Dokonując spojrzenia na promieniotwórczość ogólnie , krótko mówiąc trzeba
powiedzieć ,ze jest ona naturalna i sztuczna. Radioaktywność jest zjawiskiem samorzutnego przekształcania
się nietrwałych nuklidów w inne nuklidy (trwałe lub także nietrwałe) Przemianom takim towarzyszy emisja
promieniowania . korpuskularnego lub (i) elektromagnetycznego. Niekiedy pojęciem promieniotwórczości
określa się także i uogólnia na przekształcenia cząstek elementarnych (np. neutronów, mezonów, hiperonów
) Promieniotwórczość nuklidów istniejącą w przyrodzie nazywa się naturalną a nuklidów otrzymywanych w
reakcjach jądrowych –sztuczną lub wzbudzoną. Z samej teorii budowy jadra atomowego , która
przechodziła ewolucję od metody kroplowej do kwantowej -wieloletnie prace podejmowane od 1913 roku
przez Einsteina, Comptona , Rutheforda, Nielsa Bohra koncentrowały się na nie typowo mechanicznym
podejściem do tych zjawisk i wyjaśniania ich na drodze mechaniki kwantowej z zastosowaniem technik
heurystycznych. Cała astrofizyka współczesna oraz najnowocześniejsze przyrządy pomiarowe potwierdziły
że nuklidy mogą występować jako jądro atomowe o określonej liczbie atomowej i masowej . Pojawienie się
badań nad rozszczepialnością jąder atomowych umożliwiło wprowadzenie pojęć izotopów pierwiastków
oraz izotonów a w przypadku skrajnym również i izomerów jądrowych. W naturze występuje około 257
stabilnych i około kilkadziesiąt niestabilnych (radioaktywnych nuklidów. Oprócz tego ponad kilka tysięcy
wytworzono sztucznie. Cząstki elementarne budujące jadro atomowe w fizyce kwantowej są opisywane
poprzez wartość izospinu. Jądra atomowe o liczbie atomowej < 5 głównie wodór i hel z niewielkimi
ilościami litu i berylu powstały bezpośrednio po wielkim wybuchu i są one te pierwiastki zawsze
składnikiem każdej nowej gwiazdy a później planety. Są tworem pierwszej nukleosyntezy. Pierwiastki
ciężkie organizują się wskutek ewolucji później . Większość jąder atomowych a liczbie atomowej od 3-26 (
tj. do żelaza włącznie ) powstają w gwiazdach w trakcie jej powolnej ewolucji. Dlatego rozwój nad
mechaniką kwantową i falową począwszy od 1908 roku i ogłoszonym przez Bohra w 1913 roku
skwantowanym poziomie energetycznym w atomie wodoru –dało szybki rozwój nauk nad kwantyzacją
cząstek i zjawisk korpuskularnych. Promieniotwórczość nuklidów wywołana w trwałych pierwiastkach za
pomocą aktywacji , tzn. napromieniowywania cząstkami jądrowymi rozpoczęta w 1934 roku w wyniku
napromieniowywania glinu cząstkami emitowanymi przez Polon Powg reakcji :
27
He => 30P+1 n
30
P => 30 Si
+
Reakcje jądrowe zapisuje się tak samo jak reakcje chemiczne i oprócz tego pokazuje czy nastąpiło
wzbudzenie ,anihilacja cząstek czy wybicie neutronu lub elektronu. Obecnie największym źródłem
sztucznych nuklidów promieniotwórczych są reaktory jądrowe, w których do aktywacji wykorzystuje sie
duże strumienie neutronów.
31
Przykładowo :
P + 1n => 32P +
W pierwszym czasie reakcji jądrowej cząstka tworzy wzbudzone jadro , które wskutek bombardowania jest
nietrwałe. W drugim etapie następuje rozpad jadra złożonego z utworzeniem nowego jadra i emisją jednej
lub kilka cząstek. Miara prawdopodobieństwa zajścia reakcji jądrowej jest przekrój czynny , który zależy
od energii bombardującej cząstki. Towarzyszy tej reakcji wysoki wydatek energetyczny, liczbowo równy
defektowi masy. Ponieważ po rozpadzie danego jadra atomowego mało prawdopodobne jest ażeby powstało
jadro takiego samego pierwiastka ,jednak nie jest to niemożliwe gdyż w reakcjach promieniotwórczości
sztucznej taka zależność jest już możliwa. Wszystko zależy z kolei od konfiguracji powłok elektronowych
danego pierwiastka i sposobu po kolejnych zderzeniach do jej rekonstrukcji. Dlatego reakcje jądrowe mają
istotne znaczenie dla poznawania budowy i właściwości jąder atomowych i cząstek elementarnych i
produkcji nuklidów promieniotwórczych. W reaktorach jądrowych w reakcji rozszczepiania powstaje wiele
różnych radionuklidów. Dlatego wieloletnie badania nad powłokami elektronowymi i rozmieszczenia
elektronów na tych powłokach daje obraz poziomów energetycznych elektronów w danym atomie
pierwiastka. Dzisiaj już można swobodnie poobliczać energie aktywacji czyli wzbudzenia i dalej określić
czy dany atom jest zamknięto powłokowy ( w przypadku gazów szlachetnych ) czy otwarto powłokowygdzie wszystkie powłoki nie są zapełnione elektronami. Ponieważ promieniowanie  gamma jest najbardziej
AL. +
4
przenikliwym promieniowaniem elektromagnetycznym lecz krótkofalowym , podczas przechodzenia przez
materię są przez nią pochłaniane. Powstawanie wtórnych fotonów czy par elektron-pozyton prowadzi do
niesienia energii rzędu1-2 MeV i możliwości z kolei rozbijania innych jąder. Najczęściej używanymi w
praktyce izotopowymi źródłami promieni gamma są nuklidy promieniotwórcze kobaltu 60 Co i cezu
137
Cs. Substancje wysyłające prom. gamma są wykorzystywane w medycynie w radioterapii, defektoskopii;
w przemyśle spożywczym do konserwowania żywności; Promienie gamma są właśnie najsilniej pochłaniane
przez metale ciężkie. Od chwili powstania skorupy ziemskiej nuklidy promieniotwórcze , które nie legły
jeszcze rozpadowi to 238U ; 232Th ; 40K; 138 La; 235U; 87Rb; 176W; 147 Sm; 123 Sb dlatego analizując szeregi
promieniotwórcze naturalne; wyodrębniono tzw. cztery grupy szeregów : torowy, neptunowy, uranoworadowy czy uranowo -aktynowy z których każdy powstaje z poprzedniego w wyniku przemiany
promieniotwórczej .Dlatego z różnych łąńcuchów nuklidów jest realne odwracanie reakcji jądrowych z
których także powstają i nuklidy trwałe. Bezpośrednio nie powstanie takie samo jadro pierwiastka lecz przy
sprzyjających okolicznościach gdy zostanie odtworzony układ spinów oraz macierzystość powłok to
sytuacja taka jest bardzo realna. Ważne w tych zagadnieniach jest także zjawisko precesji w jądrach
atomowych oraz parzystości funkcji falowej orbitalnej, czy polaryzacji cząstek. Przemiana neutronu w
proton jest możliwa natomiast protonu w neutron już nie gdyż są w mechanice kwantowej określone tzw.
przejścia wzbronione ( konkretne poziomy energetyczne powłok elektronowych) .
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Motywacja w zzl

3 Cards ypy

66+6+6+

2 Cards basiek49

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

słowka

2 Cards kksenia.kot1997

Create flashcards