BUDOWA JĄDRA

ATOMOWEGO,

PROMIENIOTWÓRCZO

ŚĆ

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

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Często wyobrażamy
sobie atom jak na
rysunku obok.
Przeciętna jego
średnica wynosi
jedną lub dwie
dziesięciomiliardowe
części metra.

Budowa jądra atomowego

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Jądro atomowe to
centralna część
każdego atomu, w
której
skoncentrowana
jest niemal cała
masa atomu.

Budowa jądra atomowego

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Modele budowy jądra

Model oddziałujących
bozonów

Model
oddziałujący
ch bozonów
uwzględnia
własności
siły jądrowej
polegającej
na kojarzeniu
nukleonów w
pary.

Budowa jądra atomowego

SPIS TREŚCI

Modele budowy

jądra

Model kroplowy

Stosuje się go
w przypadku
jąder ciężkich,
które tworzy
około 100 lub
więcej
nukleonów.

Budowa jądra atomowego

SPIS TREŚCI

Modele budowy jądra

Model

powłokow

W modelu
powłokowy
m rozważa
się funkcję
falową
nukleonu
poruszające
go się w
polu
potencjału o
symetrii
kulistej

Układ okresowy pierwiastków

SPIS TREŚCI

Dmitrij
Iwanowicz
Mendelejew –
chemik rosyjski,
odkrywca (w roku
1900) prawa
okresowości
dotyczącego
pierwiastków
chemicznych.

Układ okresowy pierwiastków

SPIS

TREŚCI

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

SPIS

TREŚCI

Tablica
Mendelejewa w
wersji
anglojęzycznej
wykonana ściśle na
wzór 5. edycji
przygotowanej
przez samego
Mendelejewa w
1891 roku.

Układ okresowy pierwiastków

SPIS

TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Obecnie układ okresowy pierwiastków
wygląda tak.

Układ okresowy pierwiastków

SPIS TREŚCI

W układzie okresowym
wyróżniamy:

Grupy

(pionowe rzędy)

Okresy

(poziome

rzędy)

Układ okresowy pierwiastków

SPIS TREŚCI

Pierwiastki dzielimy
na:

gazy

metale niemetale gazy szlachetne

Układ okresowy pierwiastków

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

Izotopy

SPIS TREŚCI

Najbardziej
znanym
izotopem
jest wodór
(wraz ze
swoimi
odmianami).

Izotopy

SPIS TREŚCI

Wyróżniamy też m.in. izotopy:

tlenu

węgla

Promieniotwórczość naturalna

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Do największych
dokonań Marii
Skłodowskiej – Curie
należą: opracowanie
teorii
promieniotwórczości,
technik rozdzielania
izotopów
promieniotwórczych
oraz odkrycie dwóch
nowych pierwiastków:
radu i polonu.

Promieniotwórczość naturalna

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Promieniowanie naturalne –

promieniowanie jonizujące

pochodzące wyłącznie ze źródeł

naturalnych .

Przykład
promieniowania
naturalnego
wykorzystany w a)
bombie jądrowej i b)
reaktorze.

Promieniotwórczość naturalna

SPIS TREŚCI

Przykłady naturalnych źródeł

promieniowania (w bekerelach)

Promieniotwórczość naturalna

SPIS TREŚCI

Rozpad pierwiastków

promieniotwórczych

SPIS TREŚCI

Rozpad
promieniot
wórczy jest
to zjawisko
spontaniczne
j przemiany
jądra
atomowego
danego
izotopu w
inne jądro.

Rozpad pierwiastków

promieniotwórczych

SPIS TREŚCI

Prawo rozpadu promieniotwórczego

prawo określające zmianę w czasie ilości jąder
substancji promieniotwórczej na skutek rozpadu
promieniotwórczego.

Rozpad pierwiastków

promieniotwórczych

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

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

Licznik
Geigera-
Müllera RKSB-
104.
Zaznaczone
przełączniki
S1, S2, S3 oraz
mikroprzełączn
iki S4

Wykrywanie i pomiary

promieniowania

SPIS TREŚCI

POMIAR
PROMIENIOWANI
A GAMMA.

Oznaczenia

mikroprzełącznikó

w S4.

Wykrywanie i pomiary

promieniowania

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

Pozycja
licznika
podczas
pomiarów
aktywnośc
i właściwej
radionukli
du cez-
137.

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

We współczesnym świecie
promieniotwórczość ma szerokie
zastosowanie, jest praktycznie
niezbędna do poznania i zrozumienia
mikro i makro świata, a także ewolucji
Wszechświata.

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Reakcja
łańcuchowa to

reakcja

rozszczepienia
przebiegająca
samorzutnie, z
dodatnim
sprzężeniem
zwrotnym (w
bombie jądrowej)
lub w sposób
kontrolowany (w
reaktorze
jądrowym).

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Bomba
atomowa

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Bomba
termojądrow
a

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Bomba kobaltowa służy
do
napromieniowywania
organizmów żywych
bądź przedmiotów.

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Promieniowanie IR jest używane
na przykład do ogrzewania ciała,
leczenia klinicznego, opalania,
badań lekarskich, a w salonach
fryzjerskich do suszenia włosów.

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Promieniowanie X jest
wykorzystywane do
pozyskiwania zdjęć
rentgenowskich, które
pozwalają na
diagnostykę złamań
kości.

Zastoso

wanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Datowanie,

czyli

określanie

wieku

przykład sk

ał,

czy

wykopalisk

(dzięki

izotopowi

węgla).

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Promieniowanie
jonizujące jest bardzo
przydatne w rolnictwie
do zwalczania różnego
rodzaju szkodników.

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

Promieniowani
a
mikrofalowego
używa się w
kuchenkach
mikrofalowych
, zwanych
potocznie
mikrofalówka
mi.

Zastosowanie

promieniotwórczości

SPIS TREŚCI

•barwienie: tkanin,
szkła, sztucznych
oraz naturalnych
kamieni

•modyfikacji
polimerów,
materiałów oraz
przyrządów
półprzewodnikowych
•sterylizacja sprzętu
medycznego

Promieniowanie kosmiczne

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

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

SPIS TREŚCI

Blisko
powierzchni
Ziemi w
promieniowaniu
kosmicznym
można
obserwować
miony. Są to
cząstki podobne
do elektronu,
jednak

około

210 razy od

niego cięższe. W

przeciwieństwie

elektronu

miony są
cząstkami
nietrwałymi.

Promieniowanie kosmiczne

SPIS TREŚCI

Detektor L3 przy
zderzaczu LEP w

CERN
zaobserwował
zderzenie
elektronu

pozytonem,

podczas, którego
być może
powstała cząstka
Higgsa, linie
oznaczają tory
cząstek.

Promieniowanie kosmiczne

SPIS TREŚCI

W ogólnej teorii wszystkiego obserwowany przez nas Wszechświat
to tylko część multiświata, niewykluczone, że w innych rejonach
wartość stałych fizycznych jest inna.