1).Podstawowe własności i budowa jądra atomowego:

Atom- najmniejsza cząstka materii, mająca wszystkie własności chemiczne danego pierwiastka.

Skład atomu- Dodatnio naładowane jądro oraz poruszające się w jego polu elektrycznym elektrony. Jądro jest centralną częścią atomu, w której skupiona jest praktycznie cała jego masa. Ładunek jądra równy jest co do wartości bezwzględnej sumarycznemu ładunkowi wszystkich elektronów w atomie.

Jon- Elektrycznie naładowana cząstka, która powstaje w wyniku utraty lub przyłączenia elektronów przez atom.

Powłoki elektronowe - struktura złożona z elektronów okalających jądro. Rozpatruje się je jako miejsca geometryczne punktów, w których możemy z największym prawdopodobieństwem znaleźć elektron.

2).Postulaty mechaniki kwantowej:

1-szy postulat Bohr'a (postulat stanów stacjonarnych)- W atomie występuje zbiór stanów stacjonarnych, takich, że znajdujący się w nich atom nie emituje fal elektromagnet. (fotonów). Stanom stacjonarnym odpowiadają orbity stacjonarne, po których elektrony poruszają się z przyśpieszeniem, ale nie emitują przy tym fotonów.

2-gi postulat Bohr'a (reguła częstości)- Przy przechodzeniu atomu z jednego stanu stacjonarnego do innego zostaje wyemitowany lub pochłonięty foton o energii:

Reguła kwantowania orbit - Elektron w stanie stacjonarnym atomu, poruszający się po orbicie kołowej, ma skwantowane wartości momentu pędu:

Zasada wykluczania (zakaz Pauliego) - W żadnym atomie nie mogą występować dwa elektrony, znajdujące się w jednakowych stanach stacjonarnych, określonych przez zestaw czterech liczb kwantowych: głównej, orbitalnej, magnetycznej i spinowej.

3). Wiązania chemiczne i budowa cząsteczek:

Elektrony zewnętrzne (walencyjne) - Elektrony danego atomu w powłoce o największej wartości głównej liczby kwantowej. Z tymi elektronami związane są własności chemiczne i optyczne atomów. U podstaw większości reakcji chemicznych leży oddawanie lub przyłączanie elektronów zewnętrznych (walencyjnych).

Cząsteczka (molekuła) - Najmniejsza cząstka danej substancji, mająca jej podstawowe własności chemiczne. Składa się z jednakowych lub różnych atomów połączonych ze sobą międzyatomowymi wiązaniami chemicznymi.

4). Wiązania chemiczne :

Jonowe (heteropolarne) - cząsteczki, które powstają w wyniku przekształcenia się oddziaływujących atomów we wzajemnie przyciągające się jony o przeciwnych ładunkach elektrycznych.

Kowalencyjne (homopolarne) - cząsteczki, powstające na skutek wzajemnego przyciągania się obojętnych atomów, poprzez wymianę elektronów walencyjnych.

5). Struktura jądra atomu:

Nukleon= proton(+) + neutron(obojętny elektrycznie)

Proton m=1.672 6213 ·10 *27 kg; q(ładunek)= *1.602 177 ·10 *19 C

Neutron m=1.674 9286 ·10 *27 kg

Neutron > Proton

Nukleonom, czyli protonom i neutronom przypisuje się liczbę masową = 1, elektronom natomiast = 0.

6). Rodzaje jąder atomowych:

Izotopy- jądra o jednakowej liczbie porządkowej Z(proton) , ale różnych liczbach masowych A ( nukleony). Izotopy jednego pierwiastka maja podobne właściwości fizyczne i chemiczne, mogą się różnic stanem energetycznym jąder, przejście ze stanu niestabilnego w stabilny związane jest ze zjawiskiem promieniotwórczości.

Izobary- jądra o jednakowych wartościach liczby masowej, ale różnych liczbach porządkowych.

7). Energia wiązania jąder atomów:

We wszystkich jądrach - poza zwykłym wodorem - znajdują się co najmniej dwa nukleony, pomiędzy którymi zachodzi szczególnie silne oddziaływanie jądrowe - przyciąganie, które pomimo odpychania się jednoimiennie naładowanych protonów zapewnia stabilność jąder .

Energia wiązania jądra - praca, jaką należy wykonać, aby rozłożyć jądro na poszczególne nukleony bez nadawania im energii kinetycznej.

8). Promieniotwórczość:

Promieniotwórczością(radioaktywnością) -nazywamy przekształcenie się nietrwałych izotopów jednego pierwiastka chemicznego w izotopy innego pierwiastka, czemu towarzyszy emisja pewnych cząstek.

Promieniotwórczością naturalną nazywamy promieniotwórczość, jaką obserwujemy

w nietrwałych izotopach występujących w naturze. Promieniotwórczość naturalną obserwujemy głównie w przypadku jąder pierwiastków chemicznych leżących w układzie okresowym Mendelejewa za ołowiem. Ponadto promieniotwórczość naturalną wykazują następujące jądra lekkie i średnie:

Promieniotwórczością sztuczną nazywamy promieniotwórczość izotopów uzyskiwanych w wyniku reakcji jądrowych.

9). Rodzaje przemian/ rozpadów:

Rozpad alfa- emisja cząstki złożonej z dwóch protonów i dwóch neutronów( jądro helu, podwójnie zjonizowany atom helu). Rozpad ten jest charakterystyczny dla jader o liczbach masowych A > 200 i porządkowych Z > 82.

Rozpad beta(-)- w wyniku przekształcenia się w jądrze neutronu w proton. Występuje w przypadku promieniotwórczości naturalnej jak i sztucznej. Cecha charakterystyczną tego rozpadu jest ciągłość widma energii emitowanej przez uwolniony elektron.

Rozpad beta(+)- w wyniku przekształcenia się protonu w neutron. Występuje tylko w przypadku promieniotwórczości sztucznej.

Wychwyt elektronu z powłoki K- również przekształcenie neutronu w jądrze. Pojawia się proton a z powłoki K znika elektron. Występuje w przypadku promieniotwórczości naturalnej i sztucznej.

Samorzutny rozpad- zwykle pierwiastek rozpada się na dwa pierwiastki o podobnej masie i ładunku.

Każdemu rozpadowi pierwiastka towarzyszy emisja krótkofalowego promieniowania gamma, ponieważ jądra ulegające przemianom dają jądro pochodne w stanie wzbudzenia to jego przejściu do stanu podstawowego towarzyszy emisja cząstek gamma.

10). Prawo rozpadu promieniotwórczego:

Prawo spontanicznego rozpadu promieniotwórczego oparte jest na dwóch założeniach:

• stała rozpadu nie zależy od warunków zewnętrznych,

• liczba jąder, jakie ulegają rozpadowi w ciągu czasu dt ,

jest proporcjonalna do całkowitej liczby jąder w danej

chwili.

N(t)= N₀ *e^-λt

N₀- liczba jąder w objętości na początku t=0

N(t)- liczba jąder tej samej objętości w czasie t

λ- stała rozpadu

Założenie te oznaczają, że rozpad promieniotwórczy jest procesem statystycznym (losowym). Rozpad danego jądra stanowi zdarzenie przypadkowe, mające określone przez stałą rozpadu prawdopodobieństwo.

11). Okres połowicznego zaniku:

Stabilność jąder ze względu na rozpad charakteryzuje okres połowicznego zaniku T1/2 . Nazywamy tak czas, w ciągu którego rozpadowi (przemianie) ulega połowa początkowej liczby jąder danego izotopu promieniotwórczego.

12). Aktywność promieniotwórcza:

Aktywnością promieniotwórcza nazywamy ilość rozpadów przypadająca na jednostkę czasu, w układzie SI miara aktywności źródła jest beckerel. Aktywność przypadającą na jednostkę masy nazywa się aktywnością właściwą(Bq/kg)

1 Bq= 1 rozpad/ 1 sekunda

1 Ci= 3.7 * 10¹⁰ Bq

13). Izotopy stabilne:

Znamy 81 niepromieniotwórczych pierwiastków, z co najmniej jednym stabilnym izotopem. Łącznie - 274 stabilne izotopy.

Jądra cięższych pierwiastków zachowują stabilność dzięki temu, że mają więcej neutronów niż protonów.

14). Izotopy niestabilne:

Istnieje znacznie więcej izotopów niestabilnych niż stabilnych. Część z nich występuje w przyrodzie. Większość wytwarza się za pomocą akceleratorów i reaktorów. Izotopy promieniotwórcze zalicza się do jednej z trzech grup:

• Z nadmiarem neutronów

• Z niedomiarem neutronów

• Z nadmiarem neutronów i protonów

15). Izotopy metastabilne:

Promieniowanie γ nie występuje jako samodzielny rodzaj promieniotwórczości . Towarzyszy ono procesom rozpadów α i β , przy czym nie powoduje zmiany ładunku i liczby masowej jąder.

Stwierdzono, że promieniowanie γ emitowane jest przez jądro pochodne, które w chwili swojego powstania znajduje się w stanie wzbudzonym. Emisja energii jądra wzbudzonego zachodzi w ciągu 10 *13 * 10 *14s, znacznie krótszym od czasu życia wzbudzonego atomu. Jądra niektórych izotopów promieniotwórczych mogą pozostawać w stanie wzbudzonym przez minuty lub godziny, w tzw. stanie metastabilnym:

Technet- Technet metastabilny- czas połowicznego rozpadu 6.09 h

Ind- Ind metastabilny- czas połowicznego rozpadu 100min.

16). Izotopy w medycynie:

Izotopy, ze względu na to jak zostały wyprodukowane, dzielimy na:

• Generatorowe- na uwagę zasługują ^99mTh ( energia kwantów 140 keV, możliwośc wytworzenia w miejscu badania, okres połowicznego rozpadu ok. 6h, uzyskuje się dobre odwzorowanie procesów ustrojowych) i ^113mIn. Generator jest samodzielnym, samodzielnym urządzeniem w którym izotop macierzysty ulega samoistnej przemianie w izotop pochodny, gdzie oba pozostaja w równowadze promieniotwórczej. Ze względu na kliniczne zastosowanie produkt generatorowy powinien być sterylny i apyrogenny, powinien mieć również inne właściwości niż izotop macierzysty aby można go było łatwo oddzielic.

• Cyklotronowe- są wytwarzane w cyklotronach, przyśpieszaczach 11 C, 13 N, 15 O i 18 F (emitują pozytony, bardzo szybko ulegaja rozpadowi, w przypadku F jest możliwy transport na niewielkie odległości) 57Co, 67 Ga, 111 In, 123 I i 201 Tl (mogą być transportowane na duze odległości, emitują promieniowanie gamma)

• Reaktorowe- Reaktor jądrowy jest źródłem strumienia prędkich (tzw. „gorących”) neutronów, które mogą być następnie użyte do bombardowania tarcz. Z powodu braku ładunku elektrycznego, neutrony nie mogą być przyspieszane w akceleratorach. W reaktorze jądrowym mogą być przeprowadzone reakcje rozszczepienia jąder, w wyniku których powstają różne izotopy. Do grupy izotopów wytwarzanych w reaktorach należą: 133 Xe, 99 Mo i 131 I. Są to produkty rozszczepienia jąder 235 U. Tego typu reakcje są reakcjami lawinowymi ponieważ podczas rozpadu jądra uranu emitowane są 2.3 neutrony.

h − stała Planck'a,

ν − częstość fotonu,

W − energia elektronu.

h − stała Planck'a,

υ − prędkość elektronu,

L_k − moment pędu elektronu,

k − liczba całkowita.

---