NT. Przemiany jądrowe
Transkrypt
NT. Przemiany jądrowe
Przemiany jądrowe - alfa, beta 1. Przemiany jądrowe - wprowadzenie I. Spontaniczne (niewymuszone) Okazało się większość pierwiastków posiada tylko jeden bądź dwa izotopy trwałe, a ponadto izotopy nietrwałe, które podlegają rozpadowi promieniotwórczemu. Spontaniczne przemiany jądrowe (promieniotwórczość naturalna) polegają na samorzutnym rozpadzie jądra atomowego, w wyniku czego powstaje nowe jądro (innego pierwiastka) o masie niewiele mniejszej Towarzyszy temu emisja cząstek lub (dodatnich lub ujemnych). Jeżeli nowo powstałe jądro znajdować się będzie w stanie wzbudzonym, to przechodzi do stanu podstawowego (w ciągu ) oddając nadmiar energii w postaci kwantu promieniowania . II. Wymuszone (reakcje jądrowe) Polegają na oddziaływaniu między sobą dwóch jąder atomowych lub jąder atomowych i cząstek Sposób zapisywania przemian jądrowych: A+aB+b A(a;b)B lub zapis pełny zapis uproszczony gdzie : A – jądro "bombardowane" (ulegające przemianie spontanicznej lub wymuszonej), a – cząstka bombardująca (wywołująca reakcję wymuszoną), B – jądro powstałe po przemianie lub reakcji, b – cząstka (cząstki) emitowane w czasie przemiany lub reakcji. W czasie spontanicznych przemian jądrowych i reakcji jądrowych spełnione są następujące zasady: zasada zachowania pędu, zasada zachowania energii-masy ( , zasada zachowania ładunku elektrycznego (suma liczb atomowych („dolnych”) po obu stronach przemiany spontanicznej lub reakcji jądrowej ma taką samą wartość), zasada zachowania liczby nukleonów (suma liczb masowych („górnych”) po obu stronach przemiany spontanicznej lub reakcji jądrowej ma taką samą wartość. Spontaniczne przemiany jądrowe Strona 1 2. Przemiana (rozpad) alfa. Rozpad ten polega na emisji z jądra nietrwałego (promieniotwórczego) cząstki . W efekcie powstaje nowe jądro o liczbie masowej o cztery mniejszej i liczbie atomowej o dwa mniejszej. Schemat ogólny przemiany: Symbol oznacza cząstkę alfa, np.: 3. Przemiana (rozpad) beta minus. Polega na emisji z jądra nietrwałego elektronu ujemnego (tzw. negatonu) i obojętnej elektrycznie cząstki elementarnej, tj. antyneutrina (o zerowej masie spoczynkowej). W efekcie powstaje nowe jądro o takiej samej liczbie masowej i liczbie atomowej o jeden większej. Ogólny schemat przemiany: Symbol oznacza cząstkę (negaton). Ponieważ negaton nie stanowi składnika jądra atomowego, to przemiana przebiega tak, jak gdyby jeden z neutronów rozpadł się na proton, który w jądrze pozostaje oraz negaton i antyneutrino, które są emitowane z jądra. Schemat rozpadu neutronu: Symbol oznacza proton, natomiast neutron. Przykład: 4. Przemiana (rozpad) beta plus. Polega na emisji z jądra nietrwałego elektronu dodatniego (tzw. pozytonu) i obojętnej elektrycznie cząstki elementarnej, tj. neutrina (o zerowej masie spoczynkowej). W efekcie powstaje nowe jądro o takiej samej liczbie masowej i liczbie atomowej o jeden mniejszej. Ogólny schemat przemiany: Spontaniczne przemiany jądrowe Strona 2 Symbol oznacza cząstkę (pozyton). Ponieważ pozyton nie stanowi składnika jądra atomowego, to przemiana przebiega tak, jak gdyby jeden z protonów znajdujących się w jądrze rozpadł się na neutron, który w jądrze pozostaje oraz pozyton i neutrino, które są emitowane z jądra. Schemat rozpadu neutronu: Przykład: Uwaga: Emisja fotonu z zakresu promieniowania gamma towarzyszy zwykle przemianom alfa lub beta. Jądra powstałe po tych przemianach znajdują się zwykle w stanie wzbudzonym. Przejście jądra do stanu o niższej energii, a ostatecznie do stanu podstawowego (minimum energii) wiąże się z emisją jednego lub kilku fotonów. jądro w stanie podstawowym Zadanie domowe Rozstrzygnij, które z podanych poniżej zdań są prawdziwe, a które nie. Za każdy prawidłowy wybór można otrzymać 0,2 pkt i dodatkowo 0,3 pkt za pisemne uzasadnienie podjętego wyboru. I. W czasie przemiany alfa: 1. zmienia się liczba masowa i ładunek jądra, a nie zmienia się liczba neutronów w jądrze, 2. liczba masowa maleje o cztery, a ładunek jądra maleje o 2·e (e – ładunek elementarny), 3. liczba protonów i neutronów w jądrze maleje o dwa, 4. emitowana jest cząstka alfa składająca się z czterech protonów, 5. emitowana jest cząstka alfa posiadającą dodatni ładunek elektryczny, 6. jeżeli jądro 7. jeżeli po przemianie alfa powstało jądro 8. emitowana jest promieniowanie alfa o dużej zdolności jonizacji i dużej przenikliwości, 9. emitowane są cząstki alfa z jąder trwałych o dużej liczbie masowej, uległo przemianie alfa, to powstało po niej jądro , , to jądrem wyjściowym było , 10. emitowane są cząstki, które ulegają odchyleniu w polu magnetycznym, niezależnie od kierunku rozchodzenia się tych cząstek względem linii pola magnetycznego. Spontaniczne przemiany jądrowe Strona 3 II. W czasie przemiany beta minus: 1. liczba atomowa jądra maleje o jeden, a liczba masowa się nie zmienia, 2. liczba atomowa i masowa jądra wzrasta o jeden, 3. ładunek jądra maleje o 1·e (e – ładunek elementarny), 4. liczba protonów w jądrze wzrasta o jeden, a liczba nukleonów się nie zmienia, 5. liczba protonów w jądrze wzrasta o jeden, a liczba neutronów się nie zmienia, 6. emitowany jest tylko ujemny elektron zwany negatonem, 7. emitowana jest cząstka zwana antyneutrino i ujemny elektron zwany pozytonem, 8. ładunek jądra wzrasta o 1·e (e – ładunek elementarny), a jego masa się nie zmienia, 9. jeżeli jądro uległo tej przemianie, to powstało jądro 10. jeżeli po tej przemianie powstało jądro , , to jądrem wyjściowym było III. W czasie przemiany beta plus: 1. liczba atomowa jądra maleje o jeden, a liczba masowa się nie zmienia, 2. liczba atomowa i masowa jądra wzrasta o jeden, 3. ładunek jądra maleje o 1·e (e – ładunek elementarny), 4. liczba neutronów w jądrze wzrasta o jeden, a liczba nukleonów się nie zmienia, 5. liczba protonów w jądrze maleje o jeden, a liczba neutronów się nie zmienia, 6. emitowana jest cząstka zwana neutrino i dodatni elektron zwany pozytonem, 7. ładunek jądra maleje o 1·e (e – ładunek elementarny), a jego masa się nie zmienia, 8. jeżeli jądro 9. jeżeli po tej przemianie powstało jądro uległo tej przemianie, to powstało jądro , , to jądrem wyjściowym było , 10. emisji pozytonu nie może towarzyszyć emisja promieniowania gamma. Spontaniczne przemiany jądrowe Strona 4