Jádro a radioaktivita
- 1. Jádro atomu
- 2. http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapte rs/01/graphics/nucleus.jpg Jádro atomu (Nucleus) nucleon Z………….atomové (protonové číslo) A X Počet protonů v jádře – druh prvku A…………nukleonové (hmotnostní číslo) Z Počet nukleonů = součet protonů a neutronů v jádře relativní hmotnost jádra
- 3. www.simopt.cz/.../web/EE/images/03/39_03. Izotopy vodíku 1 1 H 1 2 H 1 3 H Lehký (normální) vodík Těžký vodík Supertěžký vodík Protium Deuterium Tritium radioaktivní 6000 : 1 : ~0
- 4. 17 35,45 Cl 17 35 Cl 17 37 Cl 77,5% 22,5%
- 5. Izotopy atomy lišící se jen počtem neutronů Prvek látka složená z atomů o stejném protonovém čísle. Může obsahovat různé izotopy. Nuklid Látka složená z naprosto stejných atomů. Všechny atomy v látce mají stejné A i Z. Izobary Atomy lišící se počtem protonů, počet nukleonů mají stejný
- 6. ěٱ: •3 dvojice izotopů •Atomy nuklidu kyslíku 16 •Atomy prvku kyslíku 2 H 8 O 16 •Dvojici izobarů 1 16 O O 17 19 F 8 8 F 19 10 Ne 20 9 H 1 O 16 9 1 8 10 19 Ne 8O 17
- 7. Hmotnostní úbytek jádra www.simopt.cz artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/37_a.jpg
- 8. í Relativní Dosah Interakce Částice intenzita(*) (m) Silná – mezi 1 10-15 gluony nukleony Elektro magnetická 1/137 nekon. fotony Slabá – 3.10-12 10-18 bosony při radioakt přeměně p-n Gravitační 10-38 nekon. ?gravitony pdf.uhk.cz/kch/images/Image50.gif
- 9. Modely jádra • kapkový Jádro se chová jako kapka, může se rozpadnout po rozkmitání (dodání E), vysvětluje radioaktivitu, syntézu • slupkový Částice v jádře jsou uspořádány podobně jako elektrony v obalu, některé počty nukleonů jsou stabilnější než jiné „magická čísla“ 2, 8, 20, 28, 50, 126
- 10. Izotopy důležitých prvků a jejich procentuální zastoupení Element Isotope % Abundance Carbon 12 C 98.89 13 C 1.11 Nitrogen 14 N 99.63 15 N 0.37 Oxygen 16 O 99.759 17 O 0.037 18 O 0.204 Hydrogen 1 H 99.985 2 H 0.015 Magická čísla stability jsou 2, 8, 20, 28, 50, 82 a 126. artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/39.jpg
- 11. JADERNÉ PŘEMĚNY Radioaktivní rozpad (radioaktivita) Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření α, β, γ Lehká i těžká jádra Transmutace Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α) Jaderné štěpení Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí Jaderná fúze (slučování jader) Přeměna lehkých jader na těžší
- 12. Radioaktivita Přirozený rozpad nestabilních jader atomů doprovázený uvolněním pronikavého zářenÍ 1896 Henry Becquerel http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/k22.htm
- 15. Detekce a dělení záření Mlžná komora Magnet
- 17. α rozpad + +E •TĚŽKÁ JÁDRA 2 vlevo Vzniklé jádro je o…..místa..…………v PT
- 18. β- rozpad + +E •Jádra s relativním přebytkem neutronů 1 vpravo Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
- 19. ? http://www.kernenergie.de/r2/de/Gut_zu_wissen/Lexikon/ b/beta_minus_zerfall.php?navanchor=1210056
- 20. β rozpad + pouze u uměle připravených radioizotopů •Jádra s relativním přebytkem protonů 1 vlevo Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
- 21. ε rozpad záchyt K-elektronu + E 1 n 0 0 -1 e 19 40 K 1 1 p 18 Ar 40 •Jádra s relativním přebytkem protonů 1 vlevo Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
- 22. γ rozpad γ + + E •Jádra excitovaná •Doprovod α,β rozpadů 0 Vzniklé jádro je o…..místa..………..v PT
- 23. Poločas rozpadu N = N0 · 2-t/T N .... počet dosud nerozpadlých jader N0 ... počet původních nerozpadlých jader t .... čas T .... poločas rozpadu Λ = rozpadová konstanta N = počet jader URL: http://www.walter-fendt.de/ph14cz/lawdecay_cz.htm
- 24. Měření radioaktivity • A = N/Δt • A…..aktivita • N…..počet rozpadlých jader • Δt….časový úsek • Jednotka: 1 Bq (bequerel)= 1 rozpad /sekundu
- 25. Izotopy a typ rozpadu lehkých jader: 6C 7N 8O 9F 10Ne 11Na 12 Mg 13Al 16 0,74 s 18 0,63s 20 13,6s 24 3,4m 28 21,2h 15 2,25s 17 4,15s 19 29,1s 22 4,0s 23 37,6s 26 1,04s 27 9,4m 30 3,27s 2 2 11,30 14 5000r 16 7,1s 18 0,20% 21 4,35s 28,80% 25 60,0s 6 % 29 6,56m 14,97 13 1,10% 15 0,40% 17 0,04% 20 11,56s 21 0% 24 h 25 10,10% 28 2,3m 98,80 99,60 99,76 100 100 100 12 % 14 % 16 % 19 % 20 90,70% 23 % 24 78,60% 27 % 70000 11 20,4m 13 10,1m 15 124s 18 110m 19 17,43s 22 2,58r 23 12,1s 26 r 10 19,5s 12 10-5s 14 71s 17 64s 18 1,46s 21 23s 22 4s 25 7,24s 13 10-5s 17 0,1s 20 0,4s 21 0,12s 24 2,1s 20 0,6s 23 0,13s Nukleon.číslo Stabilní izotopy Stabilní izotopy Beta - rozpad Beta + rozpad
- 29. Záření kolem nás
- 30. Dávky radiace
- 31. Vliv záření na organismus
- 32. JADERNÉ PŘEMĚNY Radioaktivní rozpad (radioaktivita) Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření α, β, γ Lehká i těžká jádra Transmutace Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α) Jaderné štěpení Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí Jaderná fúze (slučování jader) Přeměna lehkých jader na těžší
- 33. Transmutace Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α) www.osel.cz/_popisky/1 166403258.jpg
- 34. Rutherford 1919 7 14 N + 2 He 4 9 18 F* 8 17 O* + 1 1 p N(α,-) 14 F* 18 I. + F. Joliot-Curie, záměrná příprava 13 27 Al + 2 4 He 15 30 P* + 0 1 n 27 Al(α,n)30P 14 30 Si* + +1 0 e V přírodě: 14 N+ N(n,p)14C 11H + 0 ?(?,?)? 14 1 n 6 C* 14 7
- 35. Význam transmutací • Vznik prvků těžších než železo • Příprava nových prvků – Transurany, A >92 • Radiouhlíková metoda určení stáří organické hmoty – http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/zaj7.htm • Příprava radioizotopů pro – lékařství – defektoskopii – značení sloučenin – sterilizaci – konzervárenství – atd.
- 36. Jaderné štěpení Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí, doprovázeno i γ- zářením 92 235 U + 01n E + 56144Ba + 89 Kr + 3 01n 36 92 U 235 + 01n E + 101 Y + I 131 3 01n + 59 53 Řízeně: v jaderných elektrárnách Neřízeně: v jaderných zbraních
- 37. Bohr, Oppenheimer, Feynman, Fermi
- 38. Jaderná syntéza (fúze) 1 H 1 + 2H 1 E + 2 He 3
- 39. Význam jaderné syntézy •Dodává nám energii ze Slunce •Naděje lidstva na levnou energii
- 40. Jaká reakce je zde znázorněna a kde probíhá?
- 41. Jaká reakce je zde znázorněna a kde probíhá?
- 42. Popište a vysvětlete funkci součástí jaderné elektrárny 8 9 10 11
- 43. Vyzkoušejte se: • 1. V souvislosti s radioaktivitou v prostředí se mluví o „podzemním radonu“. Kde se tento plynný prvek v zemi bere? Jaké má účinky a jaké jsou opatření k jeho odstranění? • 2. Poločas rozpadu radonu 222 je 3,8 dne. Odhadněte, jakým typem rozpadu radon září a úsudkem nebo z grafického znázornění určete, po jak dlouhé době se rozpadne 75% Rn. • 3.Protactinium 229 se rozpadá 3 typy rozpadu: alfa, beta mínus a epsilon. Napište příslušné jaderné reakce a určete vzniklý nuklid. • 4. Doplňte jaderné rovnice a určete typ jaderné reakce: – 9Be(?;n)10Be – 235U(n; 2n,gama) 57147La, ?, – 411H→24He + 2 e+, – jak se jmenuje částice e+ ? • 5. Napište alespoň 6 způsobů využití radionuklidů • 6. Radiouhlík 14C má poločas rozpadu 5730 let. Určete, z kterých období můžeme datovat materiály touto metodou: – A)5 miliard let – B)1 000 000 let – C) 50 000 let – D) 10 000 let – E) 5000 let – F) 1000 let – G) 500 let