Transcript Promieniotwórczość
4.
Zastosowania pierwiastków Promieniotwórczość
promieniotwórczych.
Negatywne skutki oddziałowywania pierwiastków promieniotwórczych.
• Promieniotwórczość naturalna została odkryta przez A.H. Becquerela (fiz. fr. 1852 1908) i miała bardzo istotne znaczenie dla rozwoju fizyki atomowej i jądrowej. Jądra podlegające rozpadowi promieniotwórczemu są jądrami nietrwałymi. Emitując spontanicznie albo cząstki α (jądra helu), albo cząstki β (elektrony) pozbywają się w ten sposób energii i zamieniają się w jądra bardziej stabilne. Bardzo często po emisji cząstek α czy β powstaje jądro wzbudzone, które traci swoją energię wzbudzenia przez emisję kwantów g (fotonów). Promieniowanie naturalne jest to promieniowanie, które normalnie i stale istnieje na Ziemi i jest niezależne od działalności człowieka. Dokładniejszym zbadaniem tego zjawiska zajęli się Maria Curie-Skłodowska i Piotr Curie. Odkryli oni promieniotwórczość uranu i toru oraz pierwiastki polon i rad. Pierwiastki przez nich odkryte i zbadane należą do najważniejszych naturalnych pierwiastków promieniotwórczych.
•
Irena Joliot - Curie (1897-1956)
Promieniotwórczość sztuczna- zjawisko promieniotwórczości obserwowane dla izotopów promieniotwórczych innych niż występujące w naturalnym środowisku ziemi, otrzymanych najczęściej w wyniku aktywacji izotopów stabilnych. Może być ona również wytwarzana przez aparaturę rentgenowską lub inną, lecz wytwarzającą promieniowanie jonizujące na podobnej zasadzie. W 1934 roku Córka państwa Curie (Irena Joliot Curie) i jej mąż Fryderyk dokonali odkrycia sztucznej promieniotwórczości. Przeprowadzili doświadczenie polegające na bombardowaniu atomów glinu jądrami helu, w wyniku, czego powstawały atomy fosforu.
A.H. Becquerela Maria Skłodowska-Curie (1867-1934)
Prace badawcze doprowadziły do stwierdzenia, że jądra atomów niektórych pierwiastków są nietrwałe i ulegają samorzutnym przemianom, przekształcając się w jądra bardziej trwałe. Przemiany te polegają na emisji różnego rodzaju promieniowania. Cecha ta jest charakterystyczna przede wszystkim dla jąder atomów pierwiastków ciężkich, o liczbach atomowych większych od 82- są to naturalne pierwiastki promieniotwórcze. Powodem naturalnej promieniotwórczości jest dążność jąder atomów do uzyskania trwałej struktury.
Przenośny spektrometr promieniowania gamma Promieniowanie wysyłane przez, których jądra ulegają rozpadowi, znacznie się różni. Promieniowanie jądrowe emitowane przez uran, tor i inne pierwiastki promieniotwórcze to promieniowanie alfa α, beta β i gamma γ, przy czym każde z nich ma inne właściwości. Pierwiastki promieniotwórcze i wysyłane przez nie promienie mogą być w pozytywny sposób wykorzystywane przez człowieka, ale mogą również stwarzać ogromne zagrożenie dla zdrowia, a nawet życia organizmów.
• Promieniowanie α stanowią cząstki o liczbie masowej 4 i ładunku +2 (jądra helu). Ze względu na swą olbrzymią masę i rozmiary, cząstki mają zasięg niewielki (liczony w centymetrach) i równie niewielką przenikliwość (nawet kartka papieru może być skuteczną zasłoną przed tym promieniowaniem). Pierwiastki α promieniotwórcze groźne są szczególnie wtedy, gdy dostaną się do organizmu, zostaną wbudowane w tkanki i tym sposobem przed długi czas będą oddziaływać niekorzystnie na organizm.
Jądro emitując cząstkę α zmienia się w pierwiastek o liczbie atomowej o 2 mniejszej , w izotop o liczbie masowej mniejszej od wyjściowego o 4 atomu. • Promieniowanie w jądrze: promieniowanie β odpowiada przeobrażeniu - neutronu w proton; jest to β charakteryzujące się emisją elektronu , albo - protonu w neutron; jest to promieniowanie pozytonu . β+ , które charakteryzuje się emisją antyelektronu czyli Takie przeobrażenie zachodzi jedynie w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych. Promieniowanie γ stanowią fale elektromagnetyczne o dużej energii. Tym sposobem jądro "reguluje" różnice energetyczne między energią wyjściowego atomu a sumą energii promieniowania korpuskularnego (masowego α, β) i atomu i potomnego.
Jądro emitując promieniowanie γ nie zmienia ani liczby atomowej ani masowej.
Jest to promieniowanie o dużej przenikliwości (skuteczną osłoną są grube warstwy ciężkich metali) dalekim zasięgu. Pochłonięcie przez organizm żywy większej dawki promieniowania prowadzi do zmian genetycznych, zwiększenia zachorowalności na choroby nowotworowe, wystąpienia choroby popromiennej, a przy szczególnie dużych dawkach do szybkiego zgonu. Tę zdolność do niszczenia materii żywej (szczególnie młodych komórek w etapie wzrostu) wykorzystano do niszczenia komórek nowotworowych, które ze względu na swą fazę rozwoju są szczególnie podatne na niszczące działanie promieniowania jonizującego.
•
W elektrowniach jądrowych uzyskuje się ogromne ilości energii w wyniku reakcji jądrowych takich pierwiastków, jak 235 U i 239 Pu. Energia jądrowa znalazła również zastosowanie jako napęd wielu pojazdów np. w transporcie wodnym.
•
Izotopy cezu 137 Cs i kobaltu leków na organizm.
60 Co mogą służyć do diagnostyki stanu technicznego i wykrywania wad urządzeń przemysłowych, nawet w trudno dostępnych miejscach. Izotopy promieniotwórcze pozwalają również śledzić przebieg złożonych procesów chemicznych i biologicznych, np. działanie
•
Kobalt 60 Co jest używany do sterylizacji żywności. Podczas naświetlania artykułów spożywczych promieniowaniem jonizującym, niszczy się pasożyty i pleśnie, dzięki czemu możliwe jest długie przechowywanie żywności.
• •
Niektóre izotopy stosowane są do diagnostyki i terapii schorzeń głównie nowotworowych, np.: kobalt pacjenta promieniami gamma; izotop jodu 131 60 Co jest używany w bombie kobaltowej,- urządzeniu stosowanym w medycynie do zdalnego napromieniowania chorych tkanek I jest stosowany do badań tarczycy.
Izotop węgla 14 C zastosowano jako zegar archeologiczny.
Negatywne skutki oddziaływania pierwiastków promieniotwórczych: Odpady promieniotwórcze – efekty działania reaktorów, mogą dostać się do środowiska.
Odpady przemysłowe – nieodpowiednio gromadzone mogą przedostać się do powietrza, wody, organizmów. Awarie w elektrowniach jądrowych – przyczyny katastrof.
Broń masowego rażenia – podczas wybuchu zostaje uwolniona ogromna energia szkodliwa dla człowieka. negatywne działanie pierwiastków promieniotwórczych na człowieka powoduje różne choroby, m.in. białaczkę, kataraktę, oraz chorobę popromienną objawiającą się biegunką i nudnościami.