Строение атома. Понятие радиоактивности

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Атом – самая маленькая часть химического элемента, сохраняющаяся все его свойства, его размеры 10^{-8 см, состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся в виде электронного облака по электронным орбиталям. Атом в целом электронейтрален.}

Электрон – устойчивая элементарная частица с массой покоя, равной 0,000548 атомной единицы массы (а.е.м.) или 9,1х10^{-28 г. Электрон несет один элементарно отрицательный заряд электричества, равный 1,6х10-19}Кл, который в ядерной физике принят за единицу.

Электроны перемещаются по эллиптическим орбитам, образуя электронную оболочку атома в виде облачка, они группируются на той или иной электронной орбите в зависимости от энергии. Число электронных орбиталей колеблется от 1 до 7 соответственно группам химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, обозначаются буквами латинского алфавита.

Ядро – атомов состоят из положительно заряженных частиц – протонов, и нейтральных в электрическом отношении частиц – нейтронов, которые в целом называются нуклонами. Они находятся в постоянном движении и между ними действуют внутриядерные силы притяжения. Число протонов в ядре рано порядковому номеру элемента в периодической системе Д.И. Менделеева и обозначается в левом верхнем угле символа элемента буквой Z, а суммарное число протонов и нейронов – в левом нижнем углу и обозначается буквой М, оно соответствует атомной массе химического элемента. Например: ²³⁵₉₂U.

Протон (р) – устойчивая элементарная частица с массой покоя равной 1,00758 а.е.м. (1,6725х10^-24г.), примерно в 1840 раз больше массы покоя электрона, имеет один элементарный заряд, равный заряду электрона.

Нейтрон (п) – электрически нейтральная частица, массой которой равна массе покоя протона (1 а.е.м.). Вследствие своей электрической нейтральности нейтрон не отклоняется под действием магнитного поля, не отталкивается атомным ядром, обладает большой проникающей способностью и биологической эффективностью.

Таким образом атомы химических элементов электронейтральны. При сообщении электронам извне дополнительной энергии они могут переходить из одного энергетического уровня (орбиты) на другой или даже покидать пределы данного атома. Атомы, обладающие избытком энергии, называют возбужденными. Переход электронов с внешних орбит на внутренние сопровождается рентгеновским излучением. При сильных электрических воздействиях электроны вырываются из атома, удаляются за его пределы, а атом превращается в положительный ион, а атом, присоединивший один или несколько электронов – в отрицательный. Процесс образования ионов из нейтральных атомов называется ионизацией.

В природе большинство химических элементов состоит из смеси атомов с различным числом нейтронов, но с постоянным числом протонов – такие атомы называются изотопами. Атомы химического элемента с одинаковым массовым числом, но ядра которых находятся в различном энергетическом состоянии, называются изомерами. Ядра всех изотопов хим. элементов принято называть нуклидами. Например: элемент уран состоит из изотопов ³²⁸U – 98,5% и ²³⁵U- 1,5%. Изотопы подразделяются на две группы: стабильные и радиоактивные. Радионуклиды – это радиоактивные атомы с данным массовым числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомы номером или с данным энергетическим состоянием атомного ядра (для изомеров).

Радиоактивность – самопроизвольное превращение атомных ядер одних химических элементов в ядра других химических элементов с выделением энергии в виде электромагнитного излучения (гамма- и рентгеновское излучения) и корпускулярных частиц (альфа-, бета-, нейтронное, позитронное излучение).

Радиоактивные излучение, происходящие в природе без внешнего воздействия, называются естественной радиоактивностью, а в искусственно полученных под воздействием альфа-, нейтронного излучений веществах ( через ядерные реакции) – искусственной или наведенной радиоактивностью. В настоящее время известны три естественных радиоактивных семейства.

1. Уран-радий ²³⁸₉₂U – ²²⁶₈₈Ra, которые через 8 альфа- и 6 бета- распадов превращается в стабильный изотоп свинца – ²⁰⁸₈₂Pb.

2. Тория – ²³²Th, который через 6 альфа- и 4 бета- распадов превращается в стабильный изотоп свинца.

3. Актиния-урана – ²³⁵₈₉Ас - ²³⁵₉₂U, которые в результате 7 альфа- и 4 бета- распадов также превращаются в стабильный изотоп свинца.

Единицы радиоактивности

Скорость ядерных превращений характеризуется активностью – числом ядерных превращений в единицу времени. В системе СИ за единицу активности радионуклидов принимается единица беккерель (Бк) равная одному ядерному превращению в одну секунду.

1 Бк = 1 расп. / с

Применяются также кратные величины:

МБк = 10⁶Бк

ГБк = 10⁹Бк

ТБк = 10¹²Бк

ПБк = 10¹⁵Бк

Внесистемной единицей активности радионуклидов является единица Кюри – это такое количество радиоактивных веществ, в котором число радиоактивных превращений в одну секунду равно 3,7х10¹⁰. Это величина соответствует радиоактивности 1 грамма радия.

1 Ки = 3,7 х 10¹⁰расп/с = 3,7 х 10¹⁰ Бк

Применяются также дополнительные величины:

мКи = 10^-3 Ки

мкКи = 10^-6 Ки

нКи = 10^-9 Ки

пКи = 10^-12 Ки

Единицами удельной активности активности или концентрации – т.е. активности на единицу массы или объема являются величины Ки/мл, Ки/г, Бк/г, Бк/мл и др.

Единицей гамма-активности радиоактивных источников является эквивалент 1 мг радия. Миллиграмм эквивалент радия (мг- экв. Радия) равен активности любого радиоактивного препарата, гамма-излучение которого создает при одинаковых условиях такую же мощность экспозиционной дозы, как гамма-излучение 1 мг радия Государственного эталона при платиновом фильтре 0,5 см на расстоянии 1 см от источника. Точечный источник в 1 мг (1мКи) радия создает мощность экспозиционной дозы 8,4 Р/ч. Эта величина называется ионизационной гамма-постоянной радия и обозначается символом К_q_.

Например, гамма-постоянная Со-60 составляет 13,5 Р/ч – это значит, что активность Со- 60 в 1,6 раза выше, чем 1 мг (1мКи) радия.

Гамма-эквивалент любого изотопа М связан с его активностью А(мКи) через ионизационную гамма-постоянную радия соотношениями:

М = А х К_q/8,4; А = М х 8,4/ К_q_.

Эти соотношения позволяют сделать переход от активности РВ, выраженной в мг- экв. радия к активности. Выраженной в мКи, и наоборот.

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 44; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!