A szerkezet a atom és nucleus
Minden atom áll egy mag és a nukleáris membránon. amelyek közé tartoznak a különböző elemi részecskék - elektronok és nukleonok (5.1 ábra.). A mag - a központi része atomot, továbbá majdnem az egész tömeg az atom, és a pozitív töltés. Az atommag protonok és a neutronok. amelyek kétszeresen töltött államok egyetlen elemi részecskék - nukleonnak. proton töltés 1; 0 neutron.
A felelős az atom atommagok Z. # 275;. ahol Z - a sorozatszámot elemek (atomszám szerint) a periódusos rendszer, azonos számú protonok a sejtmagban; # 275; - az elektron töltése.
A számú nukleon hívott tömegszámú az elem (A):
ahol Z - a protonok száma; N - a neutronok száma az atommagban.
A protonok és neutronok tömegszáma hozott egyenlő 1, egyenlő 0 elektronok.
Ábra. 5.1. szerkezete az atom
Általában elfogadott a következő jelöléseket bármely kémiai elem X .. Itt A - tömegszáma, Z - az atomi az elem számát.
Atomic magok ugyanazon elem tartalmazhat különböző számú neutronok N. Ezek a fajok az atommagok nevezett izotópjai ez az elem. Így, izotópok: azonos az atomszáma, de eltérő a tömegszáma A. A legtöbb kémiai elemeket keverékéből különböző izotópok, mint például az urán izotópok:
Atomic magok különböző kémiai elemek lehet tömegszáma azonos A (különböző számú Z protonok). Az ilyen típusú atommagok nevezzük isobar. Például:
Jellemzésére a tömegek az atomok és molekulák használatával a fogalom a atomtömege M - egy relatív érték, tekintettel határozzuk meg
a tömege szénatomot és venni, hogy m a = 000 12.000
abszolút meghatározása atomtömeg atomi egység került bevezetésre
tömege (amu), amely viszonyítva meghatározott súlya a szénatom a következő formában:
Ezután a atomtömeg az elem lehet meghatározni:
ahol M - atomi tömegű izotópot az elem. Ez a kifejezés megkönnyíti tömegének megállapítása a magok elemek, az elemi részecskék, a részecskék - termékek radioaktív transzformációk, stb ...
Defect nukleáris tömeg és nukleáris kötési energia
nukleon energia - a fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a munkát, amit meg kell tenni, hogy távolítsa el a nukleon a nucleus nélkül tudatta a kinetikus energia.
Nukleonokat kötődik a maghoz nukleáris erők, amelyek sokkal jobb erők az elektrosztatikus taszító közötti protonok. Maghasadás hogy ezek az erők, t. E. fordítsuk energiát. Vegyület nukleonokból alkotnak magok, ellentétben, kíséri az energia felszabadítását, amely az úgynevezett a nukleáris kötési energia # 916; WSV:
ahol - az úgynevezett hiba kernel tömeg; , ≈ 3. Augusztus 10 m / s - a fénysebesség vákuumban.
nukleáris kötési energia - a fizikai mennyiség, amely egyenlő a munkát, amit meg kell tenni a felosztása a nucleus különálló nukleonok nélkül tájékoztatja őket a kinetikus energia.
A formáció a mag csökken annak tömege, azaz. E. A mag tömege kisebb, mint az összege a tömegek alkotó nukleonok, ez a különbség az úgynevezett tömegdefektus # 916; m:
ahol MP - tömege a proton; Mn - tömege neutron; myadr - tömege a sejtmagba.
Az átmenet a mag tömegére myadr atomtömeg MA elem. ez a kifejezés felírható a következőképpen:
ahol mH - tömege hidrogénatom; Mn a tömege a neutron és MA - atomsúlya elem által meghatározott atomi tömegegység (amu).
Core stabilitási kritérium szigorú betartása abban a protonok száma és a neutronok. A stabilitás magok következő összefüggés áll fenn:
ahol Z - a protonok száma; A - a tömeg az elem számát.
A jelenleg ismert mintegy 1700 faj magok, csak mintegy 270 stabilak. Sőt, a természetben érvényesülnek még - még magok (azaz páros számú protonok és a neutronok ..), amelyek különösen stabilak.
Radioaktivitás - átalakítása az instabil izotópok egy kémiai elem izotópjai más kémiai elemek a kiadás néhány elemi részecskék. Különbözteti meg: a természetes és mesterséges radioaktivitás.
A fő típusai:
- spontán hasadási a sejtmagban.
A mag a pusztuló elem nevezzük a szülő. és a mag-képző elem - leányvállalata. Spontán felbomlása az atommagok feltétele, hogy a következő bomlási törvény:
ahol N0 - gócok számát a kémiai elem kezdő időpontjában; N - magok számának t időpontban; - az úgynevezett „folyamatos” utánvilágítási, amely a frakció atommagok szétesett egységnyi idő.
A reciproka „állandó” bomlás. Ez jelzi az átlagos élettartamot az izotóp. A jellemző stabilitását a magok tekintetében a bomlási felezési idő. .. Azaz az időt, amely alatt a kezdeti atommagok száma a felére csökken:
És a kapcsolatot:
A radioaktív bomlás törvénye megőrzése díj:
ahol - töltés, vagy kap törött (kialakított) „fragmensek”; és a jogállamiság megőrzése tömegszámú:
ahol - a tömeg száma a kapott (törött) „fragmensek”.
# 945; bomlás sugárzás hélium atommag. Jellemző a „nehéz” magok nagy tömegű számok A> 200 és töltés Z> 82.
offset szabály # 945; bomlásnak a következő (a kialakulását egy új elem):
Megjegyezzük, hogy # 945; bomlás (sugárzás) rendelkezik a legnagyobb ionizáló teljesítmény de alacsonyabb permeabilitás.
A következő típusú # 946; bomlás:
- elektronikus # 946; bomlási (# 946 - bomlás);
- pozitron # 946; bomlási (# 946; + bomlás);
- elektron befogási (k-capture).
# 946; - bomlási megtörténik, amennyiben felesleg neutronok, hogy kiadja az elektronok és antineutrinos:
# 946; + Kisülés bekövetkezik felesleges mennyiségű protonok lehúzható pozitront és neutrínók:
Az elektronmikroszkópos Capture (k ny- capture) jellemzi a következő CONV-schenie:
offset szabály # 946; bomlásnak a következő (a kialakulását egy új elem):
# 946; bomlás (sugárzás) a legkisebb ionizáló teljesítmény, de a legnagyobb áteresztőképesség.
# 945; és # 946; majd sugárzással # 947; sugárzás. amely a kibocsátott fotonok, és nem független a fajta sugárzás.
# 947; -photon alatt kibocsátott csökkenti az energia a gerjesztett atomok, és nem okoz változást a tömegszám A és a változás a töltés Z. # 947; radioszénnel a legnagyobb átütő ereje.
Activity radionuklidok - radioaktivitás intézkedés jellemző néhány nukleáris dezintegráció időegység alatt. Egy bizonyos mennyiségű radionuklid egy adott energiájú állapotba egy adott időben aktivitását a következőképpen határoztuk meg:
ahol - a várható száma a spontán nukleáris átalakulások (gócok számát bomlások) előforduló a forrás során ionizáló sugárzás az időintervallum.
Spontán magátalakulással nevezzük radioaktív bomlás.
A mértékegység radionuklid aktivitása a kölcsönös második (), amely egy speciális neve becquerel (Bq).
Becquerel egy radionuklid-aktivitás a forrás, ahol során 1 mp. van egy spontán nukleáris átalakulás.
Közös aktivitási egység - kúria (Ku).
Curie - radionuklid aktivitást a forrás, amelyben során 1 mp. 3.7 bekövetkezik. Október 10 spontán nukleáris átalakulások, t. E. 1 Ku = 3,7. Október 10 Bq.
Például, körülbelül 1 g tiszta rádium aktivitás ad 3.7. Október 10 nukleáris dezintegráció per másodperc.
Nem minden a radionuklid atommagok bomlása ugyanabban az időben. Az egyes egységnyi idő, spontán nukleáris átalakítási fordul elő egy bizonyos hányadát a magok. A részesedése a nukleáris átalakulások különböző radioaktív izotópok eltérő. Például az összes magot rádium másodpercenként bomlik 1.38. része, valamint a teljes száma sejtmagok radon - 2.1. rész. Az aránya atommagok bomlása időegység hívják bomlásállandóval # 955;.
E meghatározásokból az következik, hogy a tevékenység egy kapcsolódik a számát a radioaktív atomok a forrás N egy adott időben kapcsolatban:
A csökkenés a törvény időbeli száma radioaktív atomok:
ahol - a száma többi radioaktív atomok t idő múlva; - száma radioaktív atomok a radionuklid a kezdeti időben: t = 0.
Ebből következik, hogy a tevékenység egy radionuklid és szintén csökken a t időpontban exponenciálisan:
ahol - a tevékenység egy radionuklid a kezdeti t = 0 időpontban.
Egy bizonyos idő után a számú radioaktív atomok radionuklid felére csökkent - időt nevezzük a felezési. a következő kapcsolat áll fenn a felezési idő és a bomlási állandó:
Különböző felezési radionuklidok változik nagyon széles határok között, több milliárd évig milliomod másodperc. Például a felezési urán 4,5 milliárd év, rádium - 1622-ben, a cézium - 30 éves, radon - 3,8 nap, és így tovább ..
Behelyettesítése után kifejezések (5) a (3) képlet és a (4) kapjuk:
Megkülönböztetni a következő radionuklid faj.
Aktivitás arányát a forrása a radionuklid annak tömeg vagy térfogat (az ömlesztett források) az úgynevezett fajlagos térfogat aktivitását vagy, rendre:
hol. - fajlagos térfogat és az aktivitás az anyag; Egy - a radionuklid-aktivitás a forrás; m. V - a tömege és térfogata az anyag, hordozó radionuklid.
Ha a tevékenység arányt vesszük, hogy a felület, vagy a hossza a forrás, akkor ezek az arányok nevezik rendre egy egyenes vagy felületi aktivitása.
A konkrét tevékenység egységek által meghatározott konkrét feladat. Például, a tevékenység a levegőben van kifejezve becquerelt per köbméter (Bq / m 3) - térfogati aktivitás. Aktivitás a vizet, tejet és más folyadékok is kifejezhető, mint a térfogati aktivitás, mivel a víz mennyiségét és a tej mérik literes (Bq / l). Aktivitás a kenyér, burgonya, hús és más termékek kifejezett fajlagos aktivitása (Bq / kg).
Nyilvánvaló, hogy a biológiai hatás radionuklidok hatását az emberi szervezetben attól függ, hogy tevékenységét, azaz. E. összege radionuklid. Ezért a térfogati és specifikus aktivitása radionuklidok a levegőben, víz, élelmiszer, építési és egyéb anyagok normalizált.
Ami egy bizonyos ideig egy személy lehet besugárzott különböző módokon (a bejövő radionuklid a szervezetbe, hogy a külső expozíció), akkor az összes tényező kapcsolódó specifikus besugárzási értéket, amely az úgynevezett a sugárdózist.