Тема: Отримання та застосування радіонуклідів. Методи реєстрації іонізуючого випромінювання
План вивчення нової теми
• Радіоактивний ряд.
• Період напіврозпаду.
• Графік розпаду.
• Закон радіоактивного розпаду.
• Отримання й застосування радіонуклідів.
Опорний конспект
Отримання й застосування радіонуклідів.
Радіонуклі́д — атом з нестійким ядром, що характеризується додатковою енергією, яка доступна для передачі до створеної радіаційної частинки, або до одного з електронів атома в процесі внутрішньої конверсії. При вивільненні енергії радіонуклід проходить через процес радіоактивного розпаду, і зазвичай випускає один або більше фотонів, гамма-променів, або субатомні частинки. Ці частинки складають іонізуюче випромінювання. Радіонукліди утворюються в природних умовах, але також можуть бути отримані штучно при бомбардуванні стабільного елемента нейтронами в ядерному реакторі.
Радіонукліди часто також називаються радіоактивними ізотопами або радіоізотопами. Вони використовуються в атомній енергетиці, промисловості, медицині, сільському господарстві і грають важливу роль в дослідженнях з фізики, хімії та біології. Проте, вони можуть представляти собою значну небезпеку через руйнівний вплив іонізуючого випромінювання на живі організми.
Оскільки бета-розпад будь-якого типу не змінює масове число A ізотопу, серед ізотопів з однаковим значенням масового числа (ізобар) існує як мінімум один бета-стабільний ізотоп, що відповідає мінімуму на залежності надлишку маси атома від заряду ядра Z при даному A; бета-розпади відбуваються у напрямку до цього мінімуму. Зазвичай для ізотопів з непарним A такий мінімум один, тоді як для парних значень A бета-стабільних ізотопів може бути 2 і навіть 3. Легкі бета-стабільні ізотопи стабільні також і по відношенню до інших видів радіоактивного розпаду і, таким чином, є абсолютно стабільними (якщо не брати до уваги досі ніким не виявлений розпад протона, який пророкували численні сучасні теорії Стандартної Моделі). Починаючи з А = 36 на парних ізобаричних ланцюжках з'являється другий мінімум. Бета-стабільні ядра в локальних мінімумах ізобаричних ланцюжків здатні відчувати подвійний бета-розпад в глобальних мінімумах ланцюжка, хоча періоди напіврозпаду по цьому каналу дуже великі (1019 років і більше). Важкі бета-стабільні ядра можуть відчувати альфа-розпад (починаючи з A ≈ 140), кластерний розпад і спонтанне ділення.
Радіохімічний аналіз (рос. радиохимический анализ, англ. radiochemical analysis; нім. radiochemische Analyse f) – сукупність якісних і кількісних методів визначення радіонуклідів у природних і штучних об’єктах.
Базується на принципах і методах аналітичної хімії (осадження, екстракції, хроматографії, дистиляції).
Використовується при виділенні і дослідженні властивостей радіоактивних елементів та ізотопів; визначенні вмісту і встановленні закономірностей поведінки штучних і природних радіонуклідів; в радіогеології і геохімії, а також при нейтронно-активаційному визначенні малих кількостей елементів у надчистих матеріалах, рудах і концентратах, мікроелементів в атмосфері, природних водах, ґрунтах, рослинах і біол. об’єктах.
У радіогеології і геохімії використовують для розділення і визначення ізотопного складу важких природних радіоелементів в гірських породах і донних осадах, визначення вмісту в породах, мінералах і рудах 20–40 хімічних елементів (рідкісноземельних, платинових, рідкісних, розсіяних і ін.).
Радіоактивні ряди, Радіоактивні родини (рос. радиоактивные ряды, англ. radioactive series, нім. radioaktive Reihen f pl) – групи радіонуклідів (радіоактивних ізотопів), в яких кожний наступний ізотоп виникає внаслідок α- або β-розпаду попереднього. Відомі чотири Р.р.: 238U → 206Pb, 232Th → 208Pb, 235U → 207Pb, 237Np → 209Bi.
Кожний ряд має свого родоначальника – нуклід з найбільшим періодом напіврозпаду, і завершується стабільним нуклідом. Перші три ряди існують у природі, останній одержаний штучно. У земній корі присутні всі члени природних Р.р. Але чим менший період напіврозпаду певного члена природного Р.р., тим менший його вміст у земній корі. Наприклад, на 1 т урану в природних умовах припадає близько 0,34 г 226Ra (Т1/2 = 1600 років) і тільки 1,4•10-9 років 218Ро (Т1/2 = 3,05 хв).
Активності тих членів ряду, шлях до яких від батьківського ізотопу не проходить через розгалуження, при настанні вікової рівноваги рівні. Так, активність радію-224 в торієвих зразках через кілька десятків років після виготовлення стає практично рівною активності торію-232, тоді як активність талію-208 (утворюється в цьому ж ряду при α-розпаді вісмуту-212 з коефіцієнтом розгалуження 0,3594) прагне до 35,94% від активності торію-232. Характерний час приходу до вікового рівноваги в ряді одно декількох періодів напіврозпаду найбільш долгоживущего (серед дочірніх) члена сімейства. Вікове рівновагу в ряду торію настає досить швидко, за десятки років, тому що періоди напіврозпаду всіх членів ряду (крім батьківського нукліда) не перевищують декількох років (максимальний період напіврозпаду T1/2=5,7 лет — у радия-228). У ряду урану-235 рівновага відновлюється приблизно за сто тисяч років (найбільш довгоживучий дочірній член ряду - протактиний-231, T1/2=32760 лет), в ряду урану-238 - приблизно за мільйон років (визначається ураном-234, T1/2=245500 лет).
Розв’язування задач.
1. Активність радіоактивного ізотопу зменшилася за 8 діб в 4 рази. Обчисліть період напіврозпаду елемента.
2. Число протонів і число нейтронів у ядрі ізотопу бору відповідно дорівнює
А 5 нейтронів, 6 протонів В 6 протонів, 11 нейтронів
Б 11 протонів, 5 нейтронів Г 5 протонів, 6 нейтронів
Вивчити теорію за конспектом.
Знайдіть додаткову інформацію про факти біографії та наукові дослідження А. Беккереля, П. Кюрі, M. Кюрі.
Немає коментарів:
Дописати коментар