1 od 2

Promieniotwórczość naturalna i sztuczna

Promieniotwórczość – Chemia

Promieniotwórczość

Naturalna i sztuczna promieniotwórczość
Rozpad jąder atomowych i promieniowanie jonizujące

Poznaj fascynujący świat promieniotwórczości w tym edukacyjnym filmie

Materiały do Pobrania

Kompletny przewodnik PDF • 4.2 MB

Pobierz

⚛️ Promieniotwórczość

🔬 Definicja

Promieniotwórczość to:

  • Spontaniczny rozpad niestabilnych jąder atomowych
  • Emisja promieniowania jonizującego
  • Przemiana jednego pierwiastka w drugi
  • Proces losowy – nie można przewidzieć kiedy nastąpi
  • Zjawisko jądrowe – niezależne od warunków zewnętrznych

Odkryta przez Henri Becquerela w 1896 roku, badana przez Marie i Pierre Curie.

📊 Charakterystyka

Właściwości:

  • Stochastyczny – proces losowy
  • Nieodwracalny – nie można go zatrzymać
  • Niezależny od temperatury, ciśnienia
  • Charakterystyczny dla każdego izotopu
  • Wykładniczy charakter rozpadu
Jednostka: Bekerel (Bq) = 1 rozpad/sekundę

Typy Promieniotwórczości

🌍 Naturalna

  • Występuje w przyrodzie
  • • Pierwiastki o Z > 83 (bizmut)
  • • Szeregi promieniotwórcze
  • • Uran-238, Tor-232, Uran-235
  • • Węgiel-14, Potas-40
  • • Promieniowanie kosmiczne

🧪 Sztuczna

  • Wytworzona przez człowieka
  • • Bombardowanie jąder cząstkami
  • • Reaktory jądrowe
  • • Akceleratory cząstek
  • • Izotopy medyczne
  • • Elementy transuranowe

📡 Rodzaje Promieniowania

Promieniowanie α (alfa)

Charakterystyka:

  • Jądra helu (²He⁴)
  • Ładunek: +2e
  • Masa: 4 u
  • Zasięg: kilka cm w powietrzu
  • Zatrzymuje: kartka papieru

Równanie:

ᴬX → ᴬ⁻⁴Y + ⁴He²⁺

Promieniowanie β (beta)

β⁻ (beta minus):

  • Elektrony (e⁻)
  • Ładunek: -1e
  • Zasięg: kilka metrów
  • Zatrzymuje: blacha aluminiowa

β⁺ (beta plus):

  • Pozytony (e⁺)
  • Ładunek: +1e
  • Anihilacja z elektronami

Promieniowanie γ (gamma)

Charakterystyka:

  • Fale elektromagnetyczne
  • Brak ładunku i masy
  • Prędkość światła
  • Wysoka energia
  • Duża przenikliwość

Ochrona:

  • Ołów – kilka cm
  • Beton – kilkadziesiąt cm
  • Woda – kilka metrów

Porównanie Rodzajów Promieniowania

Rodzaj Cząstka Ładunek Masa Zasięg Ochrona
α (alfa) Jądro helu +2e 4 u 2-10 cm Kartka papieru
β⁻ (beta) Elektron -1e ≈0 Kilka metrów Blacha Al
γ (gamma) Foton 0 0 Setki metrów Ołów, beton

📈 Prawo Rozpadu Promieniotwórczego

Równanie Rozpadu

Podstawowe równanie:

N(t) = N₀ × e⁻λᵗ

Gdzie:

  • N(t) – liczba jąder w czasie t
  • N₀ – początkowa liczba jąder
  • λ – stała rozpadu
  • t – czas
  • e – podstawa logarytmu naturalnego

Okres Półtrwania

Wzór na T₁/₂:

T₁/₂ = ln(2)/λ ≈ 0,693/λ

Definicja:

Czas, po którym rozpadnie się połowa jąder promieniotwórczych.

  • • Po T₁/₂: N = N₀/2
  • • Po 2T₁/₂: N = N₀/4
  • • Po 3T₁/₂: N = N₀/8
  • • Po nT₁/₂: N = N₀/2ⁿ

Przykłady Okresów Półtrwania

Bardzo krótkie

  • Po-214: 164 μs
  • At-218: 1,5 s
  • Rn-220: 55 s

Krótkie

  • I-131: 8 dni
  • P-32: 14 dni
  • Co-60: 5,3 lat

Średnie

  • C-14: 5730 lat
  • Ra-226: 1600 lat
  • Cs-137: 30 lat

Bardzo długie

  • U-238: 4,5 mld lat
  • Th-232: 14 mld lat
  • K-40: 1,3 mld lat

🏥 Zastosowania Promieniotwórczości

Medycyna

Diagnostyka:

  • Scyntygrafia – obrazowanie narządów
  • PET – pozytonowa tomografia emisyjna
  • SPECT – tomografia emisyjna
  • Tc-99m – najczęściej używany

Terapia:

  • Radioterapia – leczenie nowotworów
  • I-131 – choroby tarczycy
  • Co-60 – napromienianie
  • Brachyterapia – źródła wewnętrzne

Przemysł i Nauka

Datowanie:

  • C-14 – datowanie węglowe
  • K-Ar – datowanie skał
  • U-Pb – najstarsze skały
  • Archeologia i geologia

Inne zastosowania:

  • Sterylizacja żywności
  • Kontrola jakości – defektoskopia
  • Znaczniki w badaniach
  • Energetyka jądrowa

⚠️ Bezpieczeństwo Radiologiczne

Zasady Ochrony

  • Czas – minimalizacja ekspozycji
  • Odległość – prawo kwadratu odległości
  • Osłony – materiały pochłaniające

Jednostki Dawki

  • Gray (Gy) – dawka pochłonięta
  • Sievert (Sv) – dawka równoważna
  • Becquerel (Bq) – aktywność

Limity Dawek

  • Pracownicy: 20 mSv/rok
  • Społeczeństwo: 1 mSv/rok
  • Tło naturalne: 2-3 mSv/rok
EduMatura Logo