Radioaktivita

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání
Soubor:Radioactive.png
Mezinárodní výstražný symbol, označující radioaktivní materiál.
Soubor:Logo iso radiation.png
Nový doplňkový výstražný symbol ionizujícího záření schválený dne 15. února 2007 Mezinárodní agenturou pro atomovou energii (IAEA) a Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO). Klasický žluto-černý symbol radioaktivity nahrazuje jen v určitých případech.

Radioaktivita neboli radioaktivní rozpad je samovolná přeměna jader nestabilních nuklidů na jiná jádra, při níž vzniká ionizující záření. Změní-li se počet protonů v jádře, dojde ke změně prvku. Radioaktivitu objevil v roce 1896 Henri Becquerel u solí uranu. K objasnění podstaty radioaktivity zásadním způsobem přispěli francouzští fyzikové Pierre Curie a Maria Curie-Skłodowska.

Obsah

Přirozená a umělá radioaktivita

Radioaktivita se běžně rozděluje na radioaktivitu přirozenou a umělou.

přirozená radioaktivita

Přirozená radioaktivita je důsledkem samovolného rozpadu atomového jádra. Přirozeně radioaktivních je mnoho látek v přírodě (takové látky se pak označují jako radioaktivní látky), včetně tkání živých organismů.

umělá radioaktivita

Umělou radioaktivitu získají prvky transmutací, vlivem řetězové reakce nebo působením urychlených částic. Umělá radioaktivita je tedy podmíněna přeměnou jádra, která je způsobena vnějším vlivem, např. při ostřelování částicemi α se jádra mohou dále samovolně rozpadat, tzn. vykazují radioaktivitu. Takováto jádra v přírodě běžně neexistují, ale byla vytvořena uměle. Zákonitosti rozpadu těchto uměle vytvořených jader jsou shodné s zákony popisujícími rozpad přirozeně radioaktivních jader. Poněvadž však ke vzniku těchto jader byl nutný vnější umělý zásah, hovoříme o umělé radioaktivitě.

Jev umělé radioaktivity lze demonstrovat na následujícím příkladu. Vložením radioaktivního izotopu polonia do hliníkové nádoby pozorujeme pronikavé záření, které vychází z nádoby, a které neustává ani po odstranění polonia z nádoby. Hliníková nádoba se tedy působením radioaktivního polonia sama stala (uměle) radioaktivní.

Polonium je totiž přirozeně radioaktivní, přičemž při svém rozpadu vyzařuje α částice, které přeměňují hliník na izotop fosforu

,

kde označuje neutron.

Izotop fosforu je však nestabilní s poločasem rozpadu . Prostřednictvím kladného beta rozpadu přechází na stabilní křemík, tzn.

,

kde je vyzářený pozitron a představuje neutrino.

Umělou radioaktivitu poprvé pozorovali manželé Joliot-Curie v prosinci 1933. Omylem zapomenutá hliníková fólie po pokusech s pozitrony zůstala u čítače paprsků. Na něm se později objevil nezvykle vysoký počet záznamů. Při pátrání po příčině se podařilo objevit výše zmíněnou reakci a chemicky ji dokázat. Za svůj objev byli oba objevitelé oceněni Nobelovou cenou.

Zákon radioaktivního rozpadu

Vlastnosti radioaktivního rozpadu lze zkoumat pomocí statistických metod.

Předpokládejme, že za časový interval dojde k rozpadu atomů radioaktivní látky. Počet rozpadlých atomů je úměrný počtu částic v daném časovém okamžiku, který označíme . Tuto úměru lze vyjádřit vztahem

,

kde je tzv. rozpadová konstanta, která charakterizuje předpokládanou rychlost rozpadu radionuklidu. Znaménko - souvisí s tím, že s rostoucím časem dochází k poklesu okamžitého počtu částic.

Integrací předchozího vztahu můžeme počet částic v čase vyjádřit jako

,

kde představuje počet částic v čase . Tento vztah se označuje jako zákon radioaktivního rozpadu.


Pro praktické využití je vhodnější využít úměry mezi počtem částic a jejich celkovou hmotností, tzn. hmotností radioaktivního vzorku . Předchozí vztah pak můžeme přepsat ve tvaru

,

kde je počáteční hmotnost radioaktivního vzorku a je jeho hmotnost v čase .

Poločas rozpadu

Doba, za kterou dojde k rozpadu poloviny z původního počtu atomů radionuklidu, se označuje jako poločas rozpadu . Počet částic po uplynutí této doby je , čímž dostaneme pro poločas rozpadu vztah

Střední doba života

Další veličinou charakterizující radioaktivní rozpad je střední doba života , což je čas, po němž klesne původní počet atomových jader na hodnotu . Pro střední dobu života psát

Aktivita (radioaktivita)

Rychlost radioaktivní přeměny charakterizuje aktivita (radioaktivita) , kterou se definuje vztahem

Dosazením z předchozích vztahů dostaneme

,

kde označuje aktivitu v počátečním čase a je aktivita v čase . Aktivita, tedy rychlost rozpadu, klesá s časem.

Jednotkou aktivity je becquerel (Bq), popř. curie (Ci).

Druhy radioaktivního záření

Záření, které při radioaktivním rozpadu vzniká, je čtyř druhů, které označujeme jako α, β, γ a neutronové záření.

Rozpadové řady

Kvantová mechanika umožňuje pro každý izotop spočítat pravděpodobnost, že jádro se v daném časovém intervalu rozpadne. Pro větší množství látky z toho lze určit poločas rozpadu, kterým charakterizujeme rychlost přeměny. Udává, za jak dlouho se rozpadne právě polovina jader ve vzorku. U těžkých prvků jsou produkty rozpadu rovněž nestabilní a rozpadají se dále. Tento proces popisuje rozpadová řada.

Zajímavosti

Související články

Externí odkazy


Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Hlavní funkce
Navigace
Nástroje
Příspěvky a dary
Další informace