Jádro atomuJádro atomu

http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/01/graphics/nucleus.jpg

Jádro atomuJádro atomu

ZAXX

Z………….atomové Z………….atomové (protonové číslo)(protonové číslo)

(Nucleus)(Nucleus)

Počet protonů v jádře – druh prvku

A…………nukleonové (hmotnostní číslo)

Počet nukleonů = součet protonů a neutronů v jádře relativní hmotnost jádra

nucleon

www.simopt.cz/.../web/EE/images/03/39_03.

11HH

Lehký (normální) vodíkProtium

12HH 1

3HHTěžký vodíkDeuterium

Supertěžký vodíkTritiumradioaktivní

6000 : 1 : 6000 : 1 : ~~00

Izotopy vodíkuIzotopy vodíku

1735,45ClCl

1735ClCl 17

37ClCl77,5% 22,5%

IzotopyIzotopy atomy lišící se jen počtem neutronůatomy lišící se jen počtem neutronů

IzobaryIzobary Atomy lišící se počtem protonů, počet Atomy lišící se počtem protonů, počet nukleonů mají stejnýnukleonů mají stejný

Prvek Prvek

NuklidNuklid

látka složená z atomů o stejném látka složená z atomů o stejném protonovém čísle. protonovém čísle. Může obsahovat různé izotopy.Může obsahovat různé izotopy.

Látka složená z naprosto stejných atomů. Látka složená z naprosto stejných atomů. Všechny atomy v látce mají stejné A i Z.Všechny atomy v látce mají stejné A i Z.

919F

817O

816O

11H

1020Ne

1019Ne

817O

816O

12H

919F

Najděte:Najděte:

•3 dvojice izotopů•Atomy nuklidu kyslíku 16•Atomy prvku kyslíku•Dvojici izobarůDvojici izobarů

816O

artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/37_a.jpgwww.simopt.cz

Hmotnostní úbytekHmotnostní úbytekjádrajádra

SílySíly

InterakceInterakce Relativní Relativní intenzita(*)intenzita(*)

Dosah Dosah (m)(m) ČásticeČástice

Silná – mezi nukleony

1 10-15 gluony

Elektromagnetická 1/137 nekon. fotony

Slabá –při radioakt přeměně p-n

3.10-12 10-18 bosony

Gravitační 10-38 nekon. ?gravitony

pdf.uhk.cz/kch/images/Image50.gif

Modely jádra• kapkovýJádro se chová jako kapka, může se rozpadnout po

rozkmitání (dodání E), vysvětluje radioaktivitu, syntézu

• slupkovýČástice v jádře jsou uspořádány podobně jako elektrony v

obalu, některé počty nukleonů jsou stabilnější než jiné„magická čísla“ 2, 8, 20, 28, 50, 126

artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/39.jpg

IzotopyIzotopy důležitých prvků a jejich procentuální zastoupení

Element Isotope % Abundance

Carbon 12C 98.89

13C 1.11

Nitrogen 14N 99.63

15N 0.37

Oxygen 16O 99.759

17O 0.037

18O 0.204

Hydrogen 1H 99.985

2H 0.015

Magická čísla stability jsou 2, 8, 20, 28, 50, 82 a 126.

JADERNÉ PŘEMĚNYJADERNÉ PŘEMĚNY

Radioaktivní rozpad (radioaktivita)

Transmutace

Jaderné štěpení

Jaderná fúze (slučování jader)

Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření αα, , ββ, , γγLehká i těžká jádraLehká i těžká jádra

Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, αα) )

Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí

Přeměna lehkých jader na těžšíPřeměna lehkých jader na těžší

Přirozený rozpad nestabilních jader atomů doprovázený uvolněním pronikavého zářenÍ

RadioaktivitaRadioaktivita

1896Henry Becquerel

http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/k22.htm

http://mynasadata.larc.nasa.gov/images/EM_Spectrum3-new.jpg

http://www.andor.com/printpage.asp?app=331

A ještě jednou…..

Mlžná komoraMlžná komora

MagnetMagnet

Detekce a dělení zářeníDetekce a dělení záření

Geiger-Mullerova trubiceGeiger-Mullerova trubice

αα rozpadrozpad

+

•TĚŽKÁ JÁDRA

E+

Vzniklé jádro je o…..místa..…………v PT2 vlevo

ββ-- rozpad rozpad

+

•Jádra s relativním přebytkem neutronů

+ E

Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT1 vpravo

?

http://www.kernenergie.de/r2/de/Gut_zu_wissen/Lexikon/b/beta_minus_zerfall.php?navanchor=1210056

ββ++ rozpad rozpad pouze u uměle připravených radioizotopůpouze u uměle připravených radioizotopů

•Jádra s relativním přebytkem protonů

vlevoVzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT1

εε rozpad rozpad záchyt K-elektronuzáchyt K-elektronu

•Jádra s relativním přebytkem protonů

+ E

Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT1 vlevo

0-1e

11p

10n

1940K 18

40Ar

γγ rozpad rozpad

•Jádra excitovaná•Doprovod α,β rozpadů

+γ + E

Vzniklé jádro je o…..místa..………..v PT0

Poločas rozpaduPoločas rozpadu

Λ = rozpadová konstantaN = počet jader

N = N0 · 2-t/T

N .... počet dosud nerozpadlých jaderN0 ... počet původních nerozpadlých

jadert .... časT .... poločas rozpadu

URL: http://www.walter-fendt.de/ph14cz/lawdecay_cz.htm

Měření radioaktivityMěření radioaktivity

• A = N/A = N/ΔΔtt• A…..aktivita

• N…..počet rozpadlých jader

• Δt….časový úsek

• Jednotka:

1 Bq1 Bq (bequerel)= 1 rozpad /sekundu

6C

7N

8O

9F

10Ne

11Na

12 Mg

13Al

16 0,74 s 18 0,63s 20 13,6s 24 3,4m 28 21,2h

15 2,25s 17 4,15s 19 29,1s 22 4,0s 23 37,6s 26 1,04s 27 9,4m 30 3,27s

14 5000r 16 7,1s 18 0,20% 21 4,35s

228,80% 25 60,0s

26

11,30% 29 6,56m

13 1,10% 15 0,40% 17 0,04% 20 11,56s 21 0% 2414,97

h 25 10,10% 28 2,3m

1298,80

% 1499,60

% 1699,76

% 19100

% 20 90,70% 23100

% 24 78,60% 27100

%

11 20,4m 13 10,1m 15 124s 18 110m 19 17,43s 22 2,58r 23 12,1s 2670000

r

10 19,5s 12 10-5s 14 71s 17 64s 18 1,46s 21 23s 22 4s 25 7,24s

13 10-5s 17 0,1s 20 0,4s 21 0,12s 24 2,1s

20 0,6s 23 0,13s

Nukleon.číslo Stabilní izotopy Stabilní izotopy Beta - rozpad Beta + rozpad

Izotopy a typ rozpadu lehkých jader:Izotopy a typ rozpadu lehkých jader:

Thoriová rozpadová řadaThoriová rozpadová řada

http://artemis.osu.cz/mmfyz/jm/jm_2_2_2.htm

RadioaktivitaRadioaktivita

Záření kolem násZáření kolem nás

Dávky radiaceDávky radiace

Vliv záření na organismusVliv záření na organismus

JADERNÉ PŘEMĚNYJADERNÉ PŘEMĚNY

Radioaktivní rozpad (radioaktivita)Radioaktivní rozpad (radioaktivita)

TransmutaceTransmutace

Jaderné štěpeníJaderné štěpení

Jaderná fúze (slučování jader)Jaderná fúze (slučování jader)

Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření αα, , ββ, , γγLehká i těžká jádraLehká i těžká jádra

Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, αα) )

Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí

Přeměna lehkých jader na těžšíPřeměna lehkých jader na těžší

TransmutaceTransmutace

www.osel.cz/_popisky/1166403258.jpg

Přeměna jader vyvolaná Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, urychlenou částicí (n, p, e, αα) )

Rutherford 1919Rutherford 1919

714N + 2

4He 918F* 8

17O* + 11p

I. + F. Joliot-Curie, záměrná přípravaI. + F. Joliot-Curie, záměrná příprava

13 27 Al + 24He

1530P* + 0

1n

1430Si* + +1

0eV přírodě:V přírodě:

714N + 0

1n 11H + 6

14C*

14N(α,-) 18F*

27Al(α,n)30P

14N(n,p)14C?(?,?)?

Význam transmutacíVýznam transmutací

• Vznik prvků těžších než železoVznik prvků těžších než železo

• Příprava nových prvkůPříprava nových prvků– Transurany, A Transurany, A >>9292

• Radiouhlíková metoda určení stáří Radiouhlíková metoda určení stáří organické hmotyorganické hmoty– http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/zaj7.htmhttp://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/zaj7.htm

• Příprava radioizotopů proPříprava radioizotopů pro– lékařstvílékařství– defektoskopiidefektoskopii– značení sloučeninznačení sloučenin– sterilizacisterilizaci– konzervárenství konzervárenství – atd.atd.

Jaderné štěpení Rozpad Rozpad těžkého jádratěžkého jádra na na

dvě přibližně dvě přibližně poloviční jádrapoloviční jádra, , vyvolaný vyvolaný částicí, částicí, doprovázeno i doprovázeno i γγ- zářením- zářením

9292235235UU

0011nn++

0011nn3636

8989KrKr5656

144144BaBa ++++EE ++ 33

5959101101YY

5353131131II++ 33 00

11nn++++EE9292235235UU

0011nn++

Řízeně:Řízeně: v jaderných elektrárnách v jaderných elektrárnách

NeřízeněNeřízeně:: v jaderných zbraníchv jaderných zbraních

Bohr, Oppenheimer, Feynman, Fermi

Jaderná syntéza (fúze)Jaderná syntéza (fúze)

1111HH ++

2233HeHeEE ++11

22HH

Význam jaderné syntézyVýznam jaderné syntézy

•Dodává nám energii ze Slunce

•Naděje lidstva na levnou energii

Jaká reakce je zde znázorněna a kde probíhá?

Jaká reakce je zde znázorněna a kde probíhá?

8

9 1110

Popište a vysvětlete funkci součástí jaderné elektrárny

VyzkoušejteVyzkoušejte se:se:

• 1. V souvislosti s radioaktivitou v prostředí se mluví o „podzemním radonu“. Kde se tento plynný prvek v zemi bere? Jaké má účinky a jaké jsou opatření k jeho odstranění?

• 2. Poločas rozpadu radonu 222 je 3,8 dne. Odhadněte, jakým typem rozpadu radon září a úsudkem nebo z grafického znázornění určete, po jak dlouhé době se rozpadne 75% Rn.

• 3.Protactinium 229 se rozpadá 3 typy rozpadu:alfa, beta mínus a epsilon. Napište příslušné jaderné reakce a určete vzniklý nuklid.

• 4. Doplňte jaderné rovnice a určete typ jaderné reakce:– 9Be(?;n)10Be– 235U(n; 2n,gama) 57

147La, ?, – 41

1H→24He + 2 e+,

– jak se jmenuje částice e+ ?

• 5. Napište alespoň 6 způsobů využití radionuklidů• 6. Radiouhlík 14C má poločas rozpadu 5730 let. Určete, z kterých období můžeme datovat

materiály touto metodou:– A)5 miliard let– B)1 000 000 let– C) 50 000 let– D) 10 000 let– E) 5000 let– F) 1000 let– G) 500 let– H) 100 let