Przeczytaj

Samorzutna emisja promieniowania $α$ , $β$ , $γ$ przez radioaktywne izotopy, które występują w przyrodzie nosi nazwę promieniotwórczości naturalnej. Pierwsze takie zjawisko zaobserwował Henri Becquerel [bekrẹl]. W $1896$ roku odkrył promieniotwórczość rudy uranowej. Od jego nazwiska pochodzi jednostka radioaktywności bekerel.

Ciekawostka

Alchemia należy do przeszłości, jednak wyzwanie, jakie stawiali sobie alchemicy, jest nadal zadziwiające i fascynujące. Chcieli oni przekształcać jedne pierwiastki w inne. Zależało im na zamianie metali nieszlachetnych w złoto. Reakcje jądrowe to urzeczywistnienie średniowiecznych dążeń. Teraz wiemy, że produkowanie złota dzięki tym reakcjom jest możliwe, jednak nieopłacalne. Koszt wytworzenia złota przewyższa jego rzeczywistą wartość. Uzyskany tą metodą metal szlachetny zawiera dodatkowo sporą domieszkę izotopów radioaktywnych.

RO36cVROthhaS

Zdjęcie przedstawia laboratorium alchemika. Liczne laboratoryjne sprzęty, naczynia, ale również instrumenty leżące na stole. Alchemik klęczy przed jakimś ołtarzem. — *Laboratorium alchemika*, sztych Paullusa van der Dorsta, z książki H. Khunratha *Amphitheatrum sapientiae aeternae*, 1595.
Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

bg‑azure

Rozpad alfa

Promieniotwórczość naturalna niesie ze sobą konsekwencje. Przemiany, które zachodzą z udziałem jąder atomowych (samorzutnie lub pod wpływem bombardowania cząstkami), nazywa się reakcjami jądrowymireakcje jądrowereakcjami jądrowymi. Jądra atomowe, uczestniczące w reakcjach jądrowych, ulegają określonym przemianom. Przemiany te polegają na emisji cząstek $α$ lub $β$ .

Rozpad alfa ( $α$ ) to rodzaj rozpadu promieniotwórczego, w którym jądro atomowe emituje cząstkę alfa (jądro helu), a tym samym przekształca się lub „rozpada” w inne jądro atomowe o liczbie masowej zmniejszonej o cztery i liczbie atomowej zmniejszonej o dwa. Cząstka alfa jest identyczna z jądrem atomu helu, który składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Przemianie tej może towarzyszyć promieniowanie gamma ( $γ$ ).

R1UyEYhsXxaK3

Schemat przedstawia dużą cząsteczkę - jądro atomu składające się z neutronów n i protonów p. W jądrze otoczono linią dwa protony i dwa neutrony stykające się ze sobą. Od dużej cząsteczki strzałka ku górze do małej cząsteczki alfa. Składa się ona z dwóch protonów i dwóch neutronów. Od dużej cząsteczki biegnie strzałka w prawo do drugiej dużej cząsteczki, pozbawionej cząstki alfa. Obok napis liczba atomowa Z równa 2, liczba masowa A równa cztery. — Emisja cząsteczki alfa przez jądro atomowe
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Schemat przemiany $α$ wygląda następująco:

$^A_Z\text E \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}\text E'+ ^4_2\text H\text e$

W wyniku rozpadu alfa powstające jądro ma mniejszą o dwa liczbę atomową a liczbę masową mniejszą o cztery w porównaniu z rozpadającym się jądrem.

Zapis przebiegu rozpadu jądra atomu radu– $226$ ( $^{226}\text R\text a$ ):

$^{226}_{88}\text R\text a\rightarrow ^{222}_{86}\text R\text n+ ^4_2\text H\text e$

Ro0GYCNq7xGlG1

Zdjęcie przedstawia układ okresowy pierwiastków. To zestawienie wszystkich pierwiastków chemicznych w postaci tabeli. Są uporządkowane według rosnącej liczby atomowej. Pierwiastki są pogrupowane według cyklicznie powtarzających się podobieństw właściwości. Układ okresowy jest podzielony na grupy (pionowe kolumny) i okresy (rzędy poziome). Pierwiastki należące do tej samej grupy mają taką samą liczbę elektronów walencyjnych i podobne właściwości chemiczne. Nazwy grup pochodzą od pierwiastka rozpoczynającego grupę (z wyjątkiem grupy pierwszej - litowców). Okresów jest siedem. Każdy zaczyna się aktywnym metalem, a kończy gazem szlachetnym. — Układ okresowy pierwiastków
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 1

Uzupełnij równanie reakcji, wpisując odpowiedni symbol izotopu oraz jego liczbę masową i atomową:

$^{238}_{86}\text U\rightarrow\dots+ ^4_2\text H\text e$

R18P4C5kuUKGQ

R1HXw96V9NIB4

Od czego zaczynamy?

Pomniejszamy wartości liczby masowej i liczby atomowej jądra macierzystego o analogiczne wartości charakteryzujące jądro helu:

$^{238}_{92}\text U\rightarrow ^{238-4}_{92-2}\text X + ^4_2\text H\text e$

Otrzymujemy w ten sposób wartość liczby masowej i liczby atomowej dla nowego jądra:

$^{238}_{92}\text U\rightarrow ^{234}_{90}\text X + ^4_2\text H\text e$

Następnie z łatwością możemy odszukać interesujący nas symbol pierwiastka w powyższym układzie okresowym, ponieważ znamy jego liczbę atomową.

Jądro izotopu uranu– $238$ w wyniku przemiany alfa ulega przekształceniu w jądro toru:

$^{238}_{92}\text U\rightarrow ^{234}_{90}\text T\text h + ^4_2\text H\text e$

Polecenie 2

Uzupełnij równanie reakcji, wpisując odpowiedni symbol pierwiastka oraz jego liczbę masową i atomową.

$\dots\rightarrow ^{222}_{86}\text R\text n + ^4_2\text H\text e$

RCDgiRds1QdBY

R12KzT063sNPI

W tym przykładzie mamy odwrotną sytuację. Musimy znaleźć izotop, który w wyniku przemiany alfa przekształca się w atom radonu.

Teraz musimy dodać odpowiednie cyfry do liczby atomowej i masowej.

$^{222+4}_{86+2}\text X\rightarrow ^{222}_{86}\text R\text n + ^4_2\text H\text e$

Otrzymujemy:

$^{226}_{88}\text X\rightarrow ^{222}_{86}\text R\text n + ^4_2\text H\text e$

Po sprawdzeniu w układzie okresowym, wiemy, że przemianie uległ izotop radu– $226$ .

$^{226}_{88}\text R\text a\rightarrow ^{222}_{86}\text R\text n + ^4_2\text H\text e$

Promieniowanie $α$ jest procesem mało energetycznym, co oznacza, że jest mało przenikliwe. Cząstka $α$ jest zatrzymywana przez zwykłą kartkę papieru, kilka centymetrów powietrza lub też cienką warstwę martwych komórek naskórka. Promienie nie są więc groźnie dla człowieka, pod warunkiem, że nie przedostaną się do wnętrza organizmu.

bg‑azure

Zastosowanie przemiany $α$

Przemiana $α$ znalazła kilka ciekawych zastosowań.

Dla zainteresowanych

Jonizujące detektory dymu składają się z dwóch komór jonizacyjnych z niewielką ilością substancji promieniotwórczej. Jedna z komór jest szczelna i stanowi odniesienie do wskazań z drugiej komory, która jest otwarta na środowisko zewnętrzne. Dzięki temu możliwy jest napływ zadymionego powietrza. Cząstki alfa jonizują powietrze w otwartej komorze jonowej, przez które przepływa prąd o niskim napięciu. Pochodne z ognia cząstki dymu, wchodząc do komory zmniejszają prąd i następuje uruchomienie alarmu czujnika dymu.

Słownik

reakcje jądrowe

procesy zachodzące przy bombardowaniu jądra atomowego innym jądrem lub cząstką elementarną

przemiana alfa, rozpad alfa, promieniotwórczość

α

przemiana alfa, rozpad alfa, promieniotwórczość

α

rozpad promieniotwórczy jądra atomowego połączony z emisją jądra helu (cząstki $α$ )

promieniotwórczość naturalna, radioaktywność

samorzutna przemiana jednego jądra atomowego (nuklidu) w inne; przemianie tej towarzyszy emisja promieniowania jądrowego

promieniowanie

α

promieniowanie

α

cząstki alfa wysyłane przez jądra atomowe pierwiastków promieniotwórczych ulegających rozpadowi

promieniotwórczość sztuczna

promieniotwórczość pierwiastków, które powstają w wyniku reakcji jądrowych w warunkach laboratoryjnych, przy wykorzystaniu akceleratorów cząstek i reaktorów jądrowych

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemical Principles: The Quest for Insight, 5th Edition, New York 2009.

Encyclopedia PWN

Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.

Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.

Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Mac edukacja 2020.

Mietelski J. W., Współczesne metody badań radioaktywności otoczenia człowieka, Kraków 2014.

Wprowadzenie

Animacja

Rozpad alfa

Zastosowanie przemiany $α$

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Animacja

Przeczytaj

Rozpad alfa

Zastosowanie przemiany α

Słownik

Bibliografia

Zastosowanie przemiany $α$