BUDOWA JĄDRA
ATOMOWEGO,
PROMIENIOTWÓRCZO
ŚĆ
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
BUDOWA JĄDRA
ATOMOWEGO,
PROMIENIOTWÓRCZO
ŚĆ
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
Spis treści
Budowa jądra atomowego
Układ okresowy pierwiastków
Izotopy
Promieniotwórczość naturalna
Rozpad pierwiastków
promieniotwórczych
Wykrywanie i pomiary promieniowania
Zastosowanie promieniotwórczości
Promieniowanie kosmiczne
Budowa jądra atomowego
Cały nasz wielki
świat zbudowany
jest z atomów, na
który składają się:
protony (posiadają
dodatni ładunek),
neutrony (są
obojętne) i
elektrony (posiadają
ładunek ujemny).
Budowa jądra atomowego
Często wyobrażamy
sobie atom jak na
rysunku obok.
Przeciętna jego
średnica wynosi
jedną lub dwie
dziesięciomiliardowe
części metra.
Budowa jądra atomowego
Średnica jądra
atomowego jest
naprawdę około
10 000 razy
mniejsza od
średnicy orbity
elektronu, a
rozmiary
przestrzenne
elektronów w
ogóle nie są
znane.
Możemy jedynie schematycznie przedstawiać
atom.
Budowa jądra atomowego
Jądro atomowe to
centralna część
każdego atomu, w
której
skoncentrowana
jest niemal cała
masa atomu.
Budowa jądra atomowego
Modele budowy jądra
Model gazu
Fermiego
Model ten zwany
jest też modelem
statystycznym.
Polega on na
założeniu, że w
jądrze istnieją
protony i neutrony,
między parami
których działają
siły przyciągające.
Budowa jądra atomowego
Modele budowy jądra
Model oddziałujących
bozonów
Model
oddziałujący
ch bozonów
uwzględnia
własności
siły jądrowej
polegającej
na kojarzeniu
nukleonów w
pary.
Budowa jądra atomowego
Modele budowy
jądra
Model kroplowy
Stosuje się go
w przypadku
jąder ciężkich,
które tworzy
około 100 lub
więcej
nukleonów.
Budowa jądra atomowego
Modele budowy jądra
Model
powłokow
y
W modelu
powłokowy
m rozważa
się funkcję
falową
nukleonu
poruszające
go się w
polu
potencjału o
symetrii
kulistej
Układ okresowy pierwiastków
Dmitrij
Iwanowicz
Mendelejew –
chemik rosyjski,
odkrywca (w roku
1900) prawa
okresowości
dotyczącego
pierwiastków
chemicznych.
Układ okresowy pierwiastków
Wszystkie znane
wówczas
pierwiastki
zestawił w zeszyt,
szeregując je
według
wzajemnych
ciężarów
atomowych.
Właściwości
pierwiastków
skojarzył z
miejscem, jakie
ów pierwiastek
zajmował w
układzie
okresowym.
TABLICĄ MENDELEJEWA - pierwotną
formą układu okresowego.
Układ okresowy pierwiastków
Tablica
Mendelejewa w
wersji
anglojęzycznej
wykonana ściśle na
wzór 5. edycji
przygotowanej
przez samego
Mendelejewa w
1891 roku.
Układ okresowy pierwiastków
Alfred Werner
(12.12.1866 –
15.11.1919] -
chemik
szwajcarski.
Opracował teorię
związków
kompleksowych.
Wprowadził długą
formę układu
okresowego – tzw.
Tablica Wernera.
Układ okresowy pierwiastków
Werner w 1913 roku
otrzymał Nobla za
sformułowanie w
1891 roku
koordynacyjnej
teorii
wartościowości
(TEORIA WERNERA).
Prowadził także
badania nad
izomerią oksymów.
Układ okresowy pierwiastków
Obecnie układ okresowy pierwiastków
wygląda tak.
Układ okresowy pierwiastków
W układzie okresowym
wyróżniamy:
Grupy
(pionowe rzędy)
Okresy
(poziome
rzędy)
Układ okresowy pierwiastków
Pierwiastki dzielimy
na:
gazy
metale niemetale gazy szlachetne
Układ okresowy pierwiastków
W układzie
okresowym
pierwiastków
możemy
spotkać się z
różnymi
symbolami
pierwiastków,
oto
przykładowe.
Liczba masowa
występujących w
przyrodzie
izotopów.
Symbol
pierwiastka
Liczba atomowa
(liczba
porządkowa)
Nazw
a
Masa
atomowa
(wyrażona w
unitach – u)
Izotopy
Izotopy - to atomy, które posiadają ściśle określoną
liczbę protonów oraz różne liczby neutronów.
Izotopy danego pierwiastka (o określonej liczbie
protonów) różnią się liczbą masową (liczba
neutronów w jądrze) i mają niemal identyczne
własności chemiczne.
np. lit
może
mieć 3
lub 4
neutron
y
Izotopy
Liczba A oznacza
liczbę masową, czyli
liczbę protonów i
neutronów (czyli
nukleonów) w
jądrze pierwiastka
Liczba Z to
liczba atomowa,
czyli liczbie
protonów w
jądrze
pierwiastka
Izotopy
Jeśli chcemy obliczyć liczbę neutronów w jądrze, np.
powyższego chloru wykonujemy następujące działanie: 35 –
17=18. Z tego wiemy, że ten chlor ma 18 neutronów
Promieniotwórczość naturalna
Maria
Skłodowska-
Curie
- światowej
sławy uczona
pochodzenia
polskiego,
większość życia
spędziła we Francji,
tam też rozwinęła
swoją karierę
naukową.
Zajmowała się
badaniami z
zakresu fizyki i
chemii.
Promieniotwórczość naturalna
Do największych
dokonań Marii
Skłodowskiej – Curie
należą: opracowanie
teorii
promieniotwórczości,
technik rozdzielania
izotopów
promieniotwórczych
oraz odkrycie dwóch
nowych pierwiastków:
radu i polonu.
Promieniotwórczość naturalna
Pod osobistym
kierunkiem polskiej
uczonej prowadzono
też pierwsze w świecie
badania nad leczeniem
raka za pomocą
promieniotwórczości.
Była prekursorem
nowej gałęzi chemii -
radiochemii.
Dwukrotnie
wyróżniona Nagrodą
Nobla. Do dziś
pozostaje jedyną
kobietą, która tę
nagrodę otrzymała
dwukrotnie.
Promieniotwórczość naturalna
Promieniowanie naturalne –
promieniowanie jonizujące
pochodzące wyłącznie ze źródeł
naturalnych .
Przykład
promieniowania
naturalnego
wykorzystany w a)
bombie jądrowej i b)
reaktorze.
Promieniotwórczość naturalna
Przykłady naturalnych źródeł
promieniowania (w bekerelach)
Rozpad pierwiastków
promieniotwórczych
Rozpad
promieniot
wórczy jest
to zjawisko
spontaniczne
j przemiany
jądra
atomowego
danego
izotopu w
inne jądro.
Rozpad pierwiastków
promieniotwórczych
Prawo rozpadu promieniotwórczego
,
prawo określające zmianę w czasie ilości jąder
substancji promieniotwórczej na skutek rozpadu
promieniotwórczego.
Rozpad pierwiastków
promieniotwórczych
Ze względu na rodzaj przemiany zachodzącej w jądrze i towarzyszące
mu zjawiska wyróżnia się m.in.: rozpad alfa, rozpady beta, wychwyt
elektronu, rozszczepienie jądra atomowego i inne.
Rozpad pierwiastków
promieniotwórczych
Rozpad promieniotwórczy
charakteryzuje się poprzez stałą
rozpadu λ oraz czas połowicznego
rozpadu.
Czas połowicznego zaniku
(rozpadu), to czas po jakim
aktywność danego izotopu
promieniotwórczego spadnie
do połowy swej początkowej
wartości.
Rozpad pierwiastków
promieniotwórczych
Reguła Fajansa i Soddy'ego,
reguła określająca położenie
pierwiastka powstałego po emisji
cząstki α lub β z jądra
macierzystego pierwiastka.
Cząstka
alfa
Cząstka
beta
Wykrywanie i pomiary
promieniowania
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
Licznik
Geigera-
Müllera RKSB-
104. Strona
przednia i
tylna po
zdjęciu
pokrywy-filtra
oraz
odwrócona
pokrywa-filtr
z
widocznymi
wkładkami z
blachy
ołowianej.
Wykrywanie i pomiary
promieniowania
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
Licznik
Geigera-
Müllera RKSB-
104.
Zaznaczone
przełączniki
S1, S2, S3 oraz
mikroprzełączn
iki S4
Wykrywanie i pomiary
promieniowania
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
POMIAR
PROMIENIOWANI
A GAMMA.
Oznaczenia
mikroprzełącznikó
w S4.
Wykrywanie i pomiary
promieniowania
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
POMIAR
PROMIENIOWANI
A GAMMA
Przykładowy odczyt i
obliczenie wartości mocy
polowego równoważnika
dawki promieniowania
gamma w µSv/h.
Wykrywanie i pomiary
promieniowania
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
Pozycja
licznika
podczas
pomiarów
aktywnośc
i właściwej
radionukli
du cez-
137.
Zastosowanie
promieniotwórczości
We współczesnym świecie
promieniotwórczość ma szerokie
zastosowanie, jest praktycznie
niezbędna do poznania i zrozumienia
mikro i makro świata, a także ewolucji
Wszechświata.
Zastosowanie
promieniotwórczości
Enrico Fermi, włoski
fizyk, jako pierwszy
człowiek w historii
ludzkości (1942r.)
wykorzystał
rozszczepienie atomu i
promieniotwórczość
do zbudowania
reaktora jądrowego i
doprowadził do
pierwszej
kontrolowanej reakcji
łańcuchowej.
Zastosowanie
pro
mieniotwórczości
Reakcja
łańcuchowa to
reakcja
rozszczepienia
przebiegająca
samorzutnie, z
dodatnim
sprzężeniem
zwrotnym (w
bombie jądrowej)
lub w sposób
kontrolowany (w
reaktorze
jądrowym).
Zastosowanie
promieniotwórczości
Energia jądrowa, energia uzyskiwana
z rozczepienia bardzo ciężkich jąder
(uran, pluton, tor) lub z syntezy
lekkich pierwiastków (hel, lit).
Trzeba jednak
uważać, aby nie
dopuścić do sytuacji
z Czarnobyla
Zastosowanie
promieniotwórczości
Bomba kobaltowa służy
do
napromieniowywania
organizmów żywych
bądź przedmiotów.
Zastosowanie
promieniotwórczości
Promieniowanie IR jest używane
na przykład do ogrzewania ciała,
leczenia klinicznego, opalania,
badań lekarskich, a w salonach
fryzjerskich do suszenia włosów.
Zastosowanie
promieniotwórczości
Promieniowanie X jest
wykorzystywane do
pozyskiwania zdjęć
rentgenowskich, które
pozwalają na
diagnostykę złamań
kości.
Zastoso
wanie
promieniotwórczości
Datowanie,
czyli
określanie
wieku
na
przykład sk
ał,
czy
wykopalisk
(dzięki
węgla).
Zastosowanie
promieniotwórczości
Promieniowanie
jonizujące jest bardzo
przydatne w rolnictwie
do zwalczania różnego
rodzaju szkodników.
Zastosowanie
promieniotwórczości
Promieniowani
a
mikrofalowego
używa się w
kuchenkach
mikrofalowych
, zwanych
potocznie
mikrofalówka
mi.
Zastosowanie
promieniotwórczości
•barwienie: tkanin,
szkła, sztucznych
oraz naturalnych
kamieni
•modyfikacji
polimerów,
materiałów oraz
przyrządów
półprzewodnikowych
•sterylizacja sprzętu
medycznego
Promieniowanie kosmiczne
Żyjemy na Ziemi. Jest ona
jedna z planet krążących
wokół Słońca. Cały Układ
Słoneczny zanurzony jest w
bezkresnej przestrzeni
kosmicznej, z której
dochodzi do nas
promieniowanie kosmiczne.
Promieniowanie
kosmiczne
Produkcja neutrin przez promieniowanie kosmiczne.
Nadlatujące z kosmosu jądro (najczęściej proton) o
dużej energii zderza się z jądrem gazu w górnych
warstwach atmosfery, około 15 km ponad
powierzchnią Ziemi. W wyniku zderzenia produkuje
się wiele cząstek.
Promieniowanie kosmiczne
Blisko
powierzchni
Ziemi w
promieniowaniu
kosmicznym
można
obserwować
miony. Są to
cząstki podobne
do elektronu,
jednak
około
210 razy od
niego cięższe. W
przeciwieństwie
do
elektronu
Promieniowanie kosmiczne
Detektor L3 przy
zderzaczu LEP w
CERN
zaobserwował
zderzenie
elektronu
z
pozytonem,
podczas, którego
być może
powstała cząstka
Higgsa, linie
oznaczają tory
cząstek.
Promieniowanie kosmiczne
W ogólnej teorii wszystkiego obserwowany przez nas Wszechświat
to tylko część multiświata, niewykluczone, że w innych rejonach
wartość stałych fizycznych jest inna.
Promieniowanie kosmiczne
Wyniki
ostatnich
badań
sugerują ,że
stała
struktury
subtelnej w
pewnych
okresach
historii
Wszechświat
a nie
zmieniała
swojej
wartości, a w
innych rosła.
Promieniowanie kosmiczne
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI
Rozwój
kaskady
promieniowa
nia
kosmicznego
w
atmosferze
ziemskiej.
