Promieniotwórczość naturalna - przemiany pierwiastków

Promieniotwórczość naturalna została odkryta przez Antoine’a Henriego Becquerela pod koniec XIX wieku. Polega on na samorzutnym rozpadzie nietrwałych jąder naturalnych izotopów pierwiastków chemicznych, czego wynikiem jest emisja promieniowania α (alfa)β-(beta minus), β+(beta plus) lub γ (gamma). Izotopy promieniotwórcze (radioizotopy) to izotopy, których jądra samorzutnie ulegają rozpadom.

Aby jądra atomowe były nietrwałe, oddziaływania elektrostatyczne, które w nich występują, muszą być silniejsze od sił jądrowych. Oddziaływania elektrostatyczne odpowiadają za odpychanie się protonów (cząstki te posiadają dodatni ładunek elektryczny) i mają niższą energię, ale większy zasięg od sił jądrowych, które z kolei odpowiadają za przyciąganie się nukleonów. Występujące w przyrodzie nietrwałe izotopy to np. 3H, 14C, 40K. Nietrwałe są jądra atomowe pierwiastków o

- liczbie atomowej większej od 82,

- liczbie masowej większej od 206 lub

- stosunku między liczbą neutronów a protonów większym od 1,6.

Rodzaje promieniowania emitowanego podczas rozpadu naturalnych izotopów:

Promieniowanie α to strumień cząstek składających się z 2 protonów i 2 neutronów, czyli w praktyce z jąder helu (He2+) o liczbie atomowej 2 i masowej 4. Przemianie takiej ulegają jądra atomów ciężkich pierwiastków, a w jej wyniku powstają nuklidy o liczbie masowej mniejszej o 4 i atomowej mniejszej o 2 od ich pierwotnych wartości. Promieniowanie α jest bardzo słabo przenikliwe, zatrzymuje je m.in. kartka papieru. Ma właściwości jonizujące.

Promieniowanie β- jest strumieniem elektronów, które powstają podczas przemiany neutronów w protony n → p + β- (lub e-). Wynikiem tego rozpadu jest powstanie nuklidów o takiej samej liczbie masowej, ale większej o 1 liczbie atomowej. Ulegają mu głównie jądra atomowe, w których liczba neutronów znacząca przerasta liczbę protonów. Podczas przemiany powstaje także antyneutrino elektronowe. Promieniowanie β- jest bardziej przenikliwe od promieniowania α, zatrzymuje je np. folia aluminiowa. Ma właściwości jonizacyjne.

Promieniowanie β+ to emisja pozytonu tj. cząsteczki o masie elektronu, ale odwrotnym ładunku. Podczas rozpadu β+ następuje przemiana protonu w neutron. W wyniku tej przemiany powstają atomy o liczbie atomowej mniejszej o 1. Ulegają mu takie izotopy jak: 11C, 13N, 15O, 18F i 22Na.

Promieniowanie γ jest strumieniem wysokoenergetycznych fotonów (falą elektromagnetyczną), wysyłanym przez jądra atomowe w celu pozbycia się nadmiaru energii, który pojawił się w nich np. w wyniku emisji cząstek α lub β-. Jest bardziej przenikliwe od promieniowania α oraz β-, jest zatrzymywane dopiero przez kilkudziesięciocentymetrową warstwę ołowiu. Promieniowanie to ma właściwości jonizacyjne.

Warto podkreślić, że radioizotop może emitować różne rodzaje promieniowania, np. 210Bi emituje zarówno α, jak i β- i γ.

Polecamy również:

  • Czas połowicznego rozpadu - zmiany w masie izotopów

    W kontekście promieniotwórczości naturalnej ważnym terminem jest pojęcie czasu połowicznego rozpadu (t1/2). Oznacza ono czas, który musi minąć, by połowa początkowej ilości radioizotopu uległa przemianie promieniotwórczej. Może on wynosić od niewyobrażalnie małych części sekundy, aż po miliardy... Więcej »

  • Jakie pierwiastki promieniotwórcze występują w naturze?

    Najliczniej występującymi w skorupie ziemskiej naturalnymi pierwiastkami promieniotwórczymi są uran oraz tor. Pozostałe pierwiastki promieniotwórcze są w większości produktami przemian tych dwóch pierwiastków. Rozpad jąder uranu i toru przebiega samoistnie i ma charakter przemian α... Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 5 + 5 =
Ostatnio komentowane
fajne :> ciekawe
• 2023-01-28 13:30:03
Rola Francji: Francja była jednym z głównych sprzymierzeńców ruchu zjednoczeniowego i...
• 2023-01-26 11:32:53
dzieki
• 2023-01-26 06:23:39