Transcript Značkované atómy – sodík Jadrové hodiny – datovanie v

Kód ITMS projektu: 26110130519
Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia
Využitie rádionuklidov
Vzdelávacia oblasť:
Človek a príroda
Predmet
Fyzika
Ročník, triedy:
VIII.OA
Tematický celok:
Jadrová fyzika
Vypracoval:
RNDr. Marián Koreň
Dátum:
február 2013
Obsah
• Zoslabenie žiarenia pri
prechode látkou
• Zmena vlastností látky pri
ožiarení
• Teplo produkované
rádionuklidmi
• Značkované atómy – fosfor
• Značkované atómy – jód
• Značkované atómy – sodík
• Jadrové hodiny – datovanie v
archeológii
• Jadrové hodiny – datovanie v
archeológii
• Príklady I
• Príklady II
• Zdroje
2
Zoslabenie žiarenia pri prechode látkou
Zariadenia, ktoré zisťujú
skryté chyby materiálu,
merajú hrúbku papiera,
plechu, ...
μ/ρ je látkový koeficient absorpcie
3
Zmena vlastností látky pri ožiarení
Kobaltová bomba – ako zdroj intenzívneho zväzku γ žiarenia
Použitie:
 v lekárstve na ničenie zhubných nádorov*
 sterilizácia lekárskych nástrojov žiarením
Zabránenie klíčivosti zemiakov
*Päť generácií rádioterapeutických zariadení
1. röntgen
2. kobaltový žiarič
3. lineárny elektrónový urýchľovač
4. protónový urýchľovač
5. iónový urýchľovač
4
Teplo produkované rádionuklidmi
Využitie pri konštrukcii elektrických batérií
na princípe Seebeckovho
(termoelektrický jav).
javu
Jav bol po prvýkrát objavený v roku 1821
nemeckým fyzikom Thomasom
Seebeckom, ktorý zistil, že ak zohrievame
miesto dotyku dvoch kovov, tak na ich
opačných koncoch vzniká elektrické
napätie.
5
Značkované atómy - fosfor
Využitie v poľnohospodárstve a biológii:
Informácie ako rýchlo rastlina
prijíma fosfor, z akej hĺbky,
v ktorých častiach rastliny
sa fosfor objaví, ...
Rádioizotop fosforu
má rovnaké chemické
vlastnosti ako obyčajný fosfor
.
6
Značkované atómy - jód
sledovanie činnosti
štítnej žľazy –
sledovanie pohybu
jódu v organizme,
ktorý sa zhromažďuje
hlavne v štítnej žľaze
(rádioizotop 131I
alebo 132I)
7
Značkované atómy - sodík
Izotop 24Na
meranie rýchlosti krvného obehu
meranie objemu krvi.
Na vhodnom mieste sa vstriekne do žily roztok NaCl so
značkovanými atómami Na a pomocou detektora
sa sleduje žiarenie vysielané izotopom sodíka.
Polčas rozpadu sodíka je T1/2 = 15 h.
8
Jadrové hodiny – datovanie v archeológii
Datovanie pomocou rádioizotopu uhlíka 14C.
Nuklid 14C vzniká v atmosfére reakciou:
vplyvom kozmického žiarenia.
Rozpadom β- sa rádioizotom uhlíka rozpadá na stabilný
dusík:
9
Jadrové hodiny – datovanie v archeológii
Polčas premeny je T = 6370 rokov.
Uhlík v atmosfére obsahuje malý, ale merateľný podiel
rádioizotopu 14C.
Tento uhlík prechádza živých organizmov a rastlín.
Ak organizmus odumrie, látková výmena prestane a podiel
rádioizotopu klesá.
Takto možno určiť vek organických zvyškov do 60 000 rokov.
*Kritici uhlíkovej metódy C14 tvrdia, že nemáme istotu, či pomer izotopov
12Ca 14C v minulosti zodpovedal dnešnému. Bola intenzívnejšia sopečná
činnosť, iné pomery v atmosfére a iné množstvo prenikajúceho vesmírneho
rádioaktívneho žiarenia ako aj ďalšie vplyvy ovplyvňujúce výskyt izotopu 14C.
10
Príklady I
1. Polčas rozpadu rádioaktívneho izotopu 24Na je T1/2 = 15 h. Ak
žiarič obsahoval na začiatku 4×1020 atómov tohto izotopu,
koľko ostane nepremenených jadier za 24 hodín? (1,3×1020)
2. Pri meraní rádioaktivity čistého 131J boli pomocou GM
detektora namerané nasledovné aktivity: na začiatku
merania, t.j. v čase t = 0 s A1 = 24,5 Bq a v čase t = 30 h bola
nameraná aktivita A2 = 22 Bq. Určte konštantu premeny a
polčas rozpadu rádionuklidu 131J!
3. Pre rádionuklid fosforu 32P s dobou polpremeny T1/2 = 14,3 d
sme zistili meraním počiatočnú aktivitu 3500 Bq, ktorá klesla
za istý čas na hodnotu 200 Bq. Aký čas uplynul medzi týmito
meraniami? (59 d)
11
Príklady II
Na meranie objemu kvapaliny sa používa metóda založená na izotopovom značkovaní.
Touto metódou je možné určiť napr. objem krvi v krvnom obehu človeka.
Postup merania je nasledovný:
Do žily človeka sa vstrekne zdravotne neškodná tekutina s malým objemom, ktorá
obsahuje atómy rádioaktívneho izotopu 24Na s celkovou aktivitou A1 = 2 500 Bq.
Polčas rozpadu sodíka je len T1/2 = 15 h, preto nie je zdravie človeka ohrozené
rádioaktívnym ožiarením.
Po uplynutí času t = 12 h sa odoberie vzorka krvi s objemom V2 = 10 cm3, ktorej
aktivita je A2 = 3,0 Bq.
Z uvedených veličín určte celkový objem krvi v krvnom obehu človeka.
Pri riešení úlohy však postupujte iba podľa fyzikálnych zákonov rádioaktívneho
rozpadu.
Výsledok: 4,8 litra.
12
Použité zdroje
Fyzika pre 4. ročník gymnázií, Ján Pišút a kolektív, SPN Bratislava 2003
Fyzika pre 4. ročník gymnázia, Ján Pišút a kolektív, SPN Bratislava 1991
http://lesk.cas.sk/galeria/25102
http://sk.wikipedia.org/wiki/Uhl%C3%ADkov%C3%A1_met%C3%B3da_C14
http://kovo-vyroba.sk/upload/product/31285003.jpg
fks.sk/~bzduso/physics/fo/24%20Jadrová%20fyzika%20(13-18).doc
http://www.butkaj.com/fyzika2?id_menu=575&id_sub=87&id_left=525
13