3. Радіоактивні сімейства

Радіоактивні сімейства (ряди) — генетично зв’язані послідовним радіоактивним розпадом ланцюжка (ряди) ядер природного походження.

Ø Елементи, які становлять ланцюжок перетворень, називають радіоактивним рядом.

Перетворення тривають доти, поки не виникає стабільне ядро (це може відбутися після 10-15 радіоактивних перетворень).

У природі існують три радіоактивних сімейства: сімейство Урану 23892U; сімейство Торію23290Th й сімейство Актинію 23589Ac. Сімейство Урану закінчується Свинцем 20682Рb; Торію — 20882Рb; Актинію — 20782Рb. Вимірявши кількість свинцю в урановій руді, можна визначити вік цієї руди.

4. Закон радіоактивного розпаду

Закон радіоактивного розпаду:

За цією формулою знаходять число атомів, що не розпалися, у будь-який момент часу. Період напіврозпаду — постійна величина, що не може бути змінена такими доступними впливами, як охолодження, нагрівання, тиск і т. ін. Для урану період напіврозпаду дорівнює 4,5 млрд. років, для радію — 1590 років, для радону — 3,825 доби

Тема. Ядерні реакції

Ø Зміни атомних ядер під час взаємодії їх одне з одним або іншими частинками називаються ядерними реакціями.

Ядерні реакції можуть протікати під час бомбардування атомів швидкими зарядженими частинками (протони, нейтрони, α-частинки, іони). Перша реакція такого роду була здійснена 1932 року за допомогою протонів великої енергії, отриманих на прискорювачі:

2. Енергетичний вихід ядерних реакцій

Якщо сумарна маса ядер і частинок збільшується після реакції на Δm, то енергія спокою збільшується на ΔЕ = Δmс², тобто відповідна енергія за такої реакції поглинається. Якщо не враховувати енергію γ-квантів, то кінетична енергія продуктів реакції повинна бути на ΔЕ менше від кінетичної енергії ядер і частинок, що вступили в реакцію.

Енергетичний вихід реакції можна визначити й за різницею сумарної енергії зв’язку ядер, що утворюються, й вихідних ядер.

Енергія ядерної реакції:

де ΣМi — сума мас частинок, що вступають у ядерну реакцію; ΣМk — сума мас частинок, що утворюються, в а. о. м.

Ø Якщо Q > 0 — реакція називається екзоенергетичною, тому що відбувається з виділенням енергії.

Ø Якщо Q < 0 — реакція називається ендоенергетичною і для її порушення необхідно затратити енергію (наприклад, прискорити частинки, тобто передати їм достатню кінетичну енергію).

Тема. Енергія зв'язку

Ø Енергію зв'язку визначає величина тієї роботи, яку потрібно виконати для розщеплення ядра на його складові — нуклони.

Ø тіло масою m, що перебуває у спокої, має енергію Е = mс², де с — швидкість світла.

2. Дефект мас

Виміри мас ядер показують, що маса спокою ядра Мя менше, ніж сума мас спокою складових його нуклонів:

Різниця називається дефектом мас. Дефект мас є мірою енергії зв’язку атомного ядра. Якщо ΔЕсв — енергія зв’язку ядра, що виділяється під час його утворення, то відповідна їй маса характеризує зменшення сумарної маси всіх нуклонів під час утворення ядра. Отже:

Про те, наскільки велика енергія зв’язку, можна судити за таким прикладом: утворення 4 г гелію супроводжується виділенням такої ж енергії, що й під час згоряння 1,5-2 вагонів кам’яного вугілля.

Навчаємося розв'язувати задачі