будова атома
Атом - одноядерна, неподільна хімічним шляхом частинка хімічного елемента, носій властивості речовини.
Речовини складаються з атомів. Сам атом складається з позитивно зарядженого ядра і негативно зарядженого електронної хмари. В цілому атом електронейтрален. Розмір атома повністю визначається розміром його електронної хмари, оскільки розмір ядра мізерно малий у порівнянні з розміром електронної хмари. Ядро складається з Z позитивно заряджених протонів і N нейтронів, які не несуть на собі заряд. Таким чином, заряд ядра визначаться тільки кількістю протонів і дорівнює порядковому номеру елемента в таблиці Менделєєва. Позитивний заряд ядра компенсується негативно зарядженими електронами (заряд електрона -1 в умовних одиницях), які формують електронну хмару. Кількість електронів дорівнює кількості протонів. Маси протонів і нейтронів рівні. Маса атома визначаться масою його ядра, оскільки маса електрона приблизно в 1850 разів менше маси протона і нейтрона і в розрахунках рідко враховується.
Нукліди- вид атомів, що характеризується певним масовим числом, атомним номером і енергетичним станом ядер і має час життя, достатню для спостереження.
Нукліди діляться на стабільні і радіоактивні (радіонукліди, радіоактивні ізотопи). Стабільні нукліди не відчувають спонтанних радіоактивних перетворень з основного стану ядра. Радіонукліди шляхом радіоактивних перетворень переходять в інші нукліди. Залежно від типу розпаду, утворюються або інший нуклід того ж самого елемента, або нуклід іншого елемента з тим же масовим числом, або два або кілька нових нуклідів.
Серед радіонуклідів виділяються короткоживучі і довгоживучі. Короткоживучі радіонукліди або є членами природні радіоактивних рядів, або безперервно утворюються в результаті ядерних реакцій, що викликаються космічним випромінюванням. Радіонукліди, що існують на Землі з моменту її формування, часто називають природними довгоживучими. або прімордіальние радіонуклідами; такі нукліди мають період напіврозпаду. Для кожного елемента були штучно отримані радіонукліди; для елементів з атомним номером (т. е. числом протонів), близьким до одного з «магічних чисел», кількість відомих нуклідів може доходити до декількох десятків. Найбільшою кількістю відомих нуклідів - 46 - володіє ртуть.
Ізотопи - різновиди атомів будь-якого хімічного елемента, які мають однаковий атомний (порядковий) номер, але при цьому різні масові числа. Назва пов'язана з тим, що всі ізотопи одного атома поміщаються в один і той же місце (в одну клітку) таблиці Менделєєва. Хімічні властивості атома залежать від будови електронної оболонки, яка, в свою чергу, визначається в основному зарядом ядра Z (тобто кількістю протонів в ньому) і майже не залежать від його масового числа A (тобто сумарного числа протонів Z і нейтронів N). Всі ізотопи одного елемента мають однаковий заряд ядра, відрізняючись лише числом нейтронів.
Ізобари - нукліди різних елементів, що мають однакове масове число; наприклад, изобарами є 40 Ar, 40 K, 40 Ca.
Число нуклонів (масове число) A = N + Z в ядрах-ізобарах однаково, значить, числа протонів Z і нейтронів N розрізняються: Z1 ≠ Z2, N1 ≠ N2. Сукупність нуклідів з однаковим A, але різним Z називають ізобарічеськой ланцюжком.
Радіоактивні сімейства (ряди) - генетично пов'язані послідовним радіоактивним розпадом ланцюжка (ряди) ядер природного походження.
Характеристика основних видів іонізуючого випромінювання. Одиниці радіоактивності. Закон радіоактивного розпаду. Період радіоактивного розпаду. Поняття про одиницях радіоактивності. Дозові поля опромінення.
Іонізуюче випромінювання - це випромінювання, взаємодія яких з речовиною викликає або призводить до утворення в цьому середовищі іонів.
Найбільш різноманітні за видами іонізуючих випромінювань так звані радіоактивні випромінювання, які утворюються в результаті мимовільного радіоактивного розпаду атомних ядер елементів зі зміною фізичних і хімічних властивостей останніх. Елементи, що мають здатність радіоактивного розпаду, називаються радіоактивними.
Різні види іонізуючих випромінювань супроводжуються вивільненням різної кількості енергії і мають різну проникаючу здатність, тому вони впливають на тканини живого організму.
Джерела радіації бувають штучними. створеними людиною, і природними. присутніми в природі, і не залежать від людини. Повністю звільнитися від впливу природних джерел радіації космічного і земного походження практично неможливо.
Небезпека іонізуючого випромінювання очікує людини не тільки з навколишнього середовища, тобто при зовнішньому опроміненні, але всередині нього самого, якщо джерела іонізуючого випромінювання потрапили при диханні, пиття води і споживанні їжі всередину. Таке опромінення називається внутрішнім.
Встановлено, що з усіх природних джерел радіації найбільшу небезпеку становить радон - невидимий важкий газ без смаку і запаху. Радон вивільняється із земної кори повсюдно, але його концентрація істотно розрізняється для різних точок земної кулі. Основне випромінювання від радону людина одержує, перебуваючи в закритому, ізольованому, непровітрюваному приміщенні.
При радіоактивному розпаді мають місце три основних види іонізуючих випромінювань: альфа, бета і гамма.
Альфа-випромінювання затримується невеликими перешкодами і практично не
здатне проникнути через зовнішній шар шкіри. Тому воно не становить небезпеки до тих пір, поки радіоактивні речовини, що випускають альфа-частинки, не потраплять всередину організму. Шляхи проникнення можуть бути різними: через відкриту рану, з їжею, водою, з повітрям або парою. У цьому випадку вони стають надзвичайно небезпечними.
Бета-випромінювання являє собою потік електронів, що утворюються при розпаді ядер як природних, так і штучних радіоактивних елементів. Бета-випромінювання мають більшу проникаючу здатність у порівнянні з альфа-частками, тому і для захисту від них потрібні більш щільні і товсті екрани. Різновидом бета-випромінювань, що утворюються при розпаді деяких штучних радіоактивних елементів, є позитрони. Вони відрізняються від електронів лише позитивним зарядом, тому при впливі на потік променів магнітним полем вони відхиляються в протилежну сторону.
Одиниці виміру радіоактивності - це одиниці виміру активності радіоактивних елементів в препаратах і в різних середовищах. Активність радіоактивного препарату в міжнародній системі одиниць (СІ) вимірюється числом атомів розпаду в секунду (роз / сек). Допускається застосування позасистемних одиниць: роз / хв і кюрі. Для суміші декількох радіоактивних елементів (або ізотопів) вказується активність кожного з них. Питома активність вимірюється в:
роз / сек # 8729; м 3 або роз / сек # 8729; кг (позасистемні одиниці: Кі / см 3. Кі / г). З одиницями радіоактивності тісно пов'язані одиниці радіоактивних випромінювань, що характеризують вихід випромінювань з джерела і їх поле. У цих одиницях в системі СІ - вимірюються щільність потоку частинок - частка / сек # 8729; м 2; інтенсивність випромінювання - Вт / м 2. поглинена доза випромінювання - Дж / кг; потужність поглиненої дози випромінювання - Вт / кг; експозиційна доза рентгенівського і # 947; -випромінювання - Кл / кг; потужність експозиційної дози рентгенівського і # 947; -випромінювання - А / кг.
Закон радіоактивного розпаду - фізичний закон, що описує залежність інтенсивності радіоактивного розпаду від часу і кількості радіоактивних атомів в зразку. Відкрито Фредеріком Содді і Ернестом Резерфордом, кожен з яких згодом був нагороджений Нобелівською премією.
Радіоактивний розпад - спонтанна зміна складу (заряду Z, масового
числа A) або внутрішньої будови нестабільних атомних ядер шляхом випускання елементарних частинок, гамма-квантів і ядерних фрагментів. Процес радіоактивного розпаду також називають радіоактивністю, а відповідні ядра (нукліди, ізотопи і хімічні елементи) радіоактивними. Радіоактивними називають також речовини, що містять радіоактивні ядра.
Радіоактивність - нестійкість ядер деяких атомів, що виявляється в їх здатності до мимовільних перетворень (розпаду), що супроводжується виділенням іонізуючого випромінювання - радіацією.
Вплив радіації на людину називають опроміненням. Причиною впливу є передача енергії випромінювання клітин організму. Опромінення викликає порушення обміну речовин, лейкоз і злоякісні пухлини, зміна структури клітин, променеве безпліддя, променеву катаракту, променевої опік, променеву хворобу.
Наслідки опромінення сильніше позначаються на діляться клітинах, в зв'язку з чим, для дітей опромінення набагато небезпечніше, ніж для дорослих.
Природна радіоактивність - мимовільний розпад атомних ядер, що зустрічаються в природі.
Штучна радіоактивність - мимовільний розпад атомних ядер, отриманих штучним шляхом через відповідні ядерні реакції.
Дозові поля опромінення - величина, яка використовується для оцінки ступеня впливу іонізуючого випромінювання на будь-які речовини, живі організми і їх тканини. Одиниця експозиційної дози в системі СІ - кулон на кілограм (Кл / кг). Кулон на кілограм дорівнює експозиційній дозі, при якій всі електрони і позитрони, звільнені фотонами в об'ємі повітря масою 1 кг, виробляють в повітрі іони, що несуть електричний заряд кожного знака 1 Кл.
У рентгенах вимірюють кількість генерованого випромінювання або експозиційну дозу.
Одиниця поглиненої дози в системі СІ - грей (Гр). Грей дорівнює поглиненої дози іонізуючого випромінювання, при якій речовині масою 1 кг передається енергія іонізуючого випромінювання, що дорівнює 1 Дж.
6. Радіоактивні перетворення. взаємодія # 736; квантів з речовиною. Альфа і бета-розпад радіонуклідів. Поняття про РІР і ПІР.
Радіоактивні перетворення - мимовільні перетворення одних ядер в інші ядра. Радіоактивні перетворення супроводжуються випусканням різних частинок. Видами радіоактивних перетворень є альфа-розпад і бета-розпад.
Альфа-розпад - вид мимовільного радіоактивного перетворення важких атомних ядер, що супроводжується випусканням альфа-частинок з ядра. В результаті альфа-розпаду вихідний елемент зміщується на два номери до початку періодичної системи Менделєєва.
Бета-розпад - тип радіоактивного перетворення нестабільних атомних ядер, обумовлений слабкою взаємодією і пов'язаний зі взаємним перетворенням нейтронів і протонів в атомних ядрах. Розрізняють: 1) бета-мінус-розпад, при якому з ядра вилітає електрон і заряд ядра збільшується на одиницю; 2) бета-плюс-розпад, при якому з ядра вилітає позитрон і заряд ядра зменшується на одиницю.
Гамма і рентгенівське випромінювання є електромагнітні хвилі. Рентгенівське випромінювання виникає при взаємодії заряджених частинок з атомами речовини, а гамма-випромінювання випускається при переході атомних ядер із збуджених станів в стан з меншою енергією. Довжина хвилі гамма-випромінювання зазвичай менше 0,2 нанометрів. Для цих видів випромінювання не існує понять пробігу, втрат енергії на одиницю шляху. Гамма-промені, проходячи через речовину, взаємодіють як з електронами, так і з ядрами атомів середовища (речовини). В результаті взаємодії інтенсивність променів зменшується.
Поглинання гамма-квантів речовиною обумовлено в основному трьома процесами: фотоефектом, комптонівським розсіюванням і народженням в кулонівському полі ядра електрон-позитронного пар.
Розпад, що супроводжується випусканням альфа-частинок, назвали альфа-розпадом; розпад, що супроводжується випусканням бета-частинок, був названий бета-розпадом (в даний час відомо, що існують типи бета-розпаду без випускання бета-частинок, проте бета-розпад завжди супроводжується випусканням нейтрино або антинейтрино). Термін «гамма-розпад» застосовується рідко; випускання ядром гамма