CHEMIA-2.docx

(101 KB) Pobierz

AZX

A- liczba masowa= liczba protonów+ liczba neutronów

X- symbol pierwiastka

Z- liczba atomowa= liczba protonów= liczba elektronów

 

Liczba atomowa - wartość charakterystyczna dla każdego pierwiastka

Pierwiastek - substancja, której atomy mają jądra o takiej samej liczbie atomowej

Atom- najmniejsza częstka pierwiastka zachowująca jego chemiczne właściwości

Izotopy- atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów (różnej liczbie masowej) i tej samej liczbie protonów (takiej samej liczbie atomowej)

 

Większość pierwiastków występujących w przyrodzie stanowi mieszaniny izotopów.

Nieparzyste Z- maksymalnie 2 izotopy (wyjątek H i K)

Parzyste Z- dużo izotopów

 

Izotopy wodoru:

wodór-1 prot 1H

wodór-2 deuter D 2H

wodór-3 tryt T 3H

 

Woda ciężka (D2O lub DHO) - izotopowa odmiana wody , w której jeden lub oba atomy wodoru zostały zastąpione deuterem. Występuje jako nieiwielka domieszka do wód naturalnych, średnio w stosunku 1:7000. Ulega tym samym reakcjom chemicznym co woda zwykła.

 

Od zwykłej wody różni się właściwościami fizycznymi:

temperatura topnienia 3,81ºC

temperatura wrzenia 101,43ºC

gęstość 1,11 g/cm3 (10,2ºC)

 

Zastosowanie:

spowalniacz neutronów (moderator) w reaktorach jądrowych

badania biologiczne- wskaźnik izotopowy

 

Podział izotopów ze względu na stabilność:

trwałe- nieulegające samorzutnej przemianie na izotopy tego samego lub innych pierwiastków

nietrwałe, promieniotwórcze, radioizotopy- ulegające samorzutnej przemianie na inne izotopy, zazwyczaj innego pierwiastka

- naturalne (występują w przyrodzie)

- sztuczne (otrzymane podczas sztucznych przemian jądrowych)

 

Radioizotopy (izotopy promieniotwórcze) - atomy ulegające samorzutnym przemianom jądrowym w jądra atomów trwalszych o większej energii wiązania.

 

Oprócz stabilnych izotopów pierwiastków (ok. 250), znanych jest również około 3000 izotopów promieniotwórczych, o różnych czasach połowicznego zaniku i różnych rodzajach rozpadu promieniotwórczego.

 

Okres połowicznego rozpadu - średni czas, po którym połowa jąder danego pierwiastka (izotopu) ulegnie przemianie. Okresy połowicznego rozpadu pierwiastków promieniotwórczych wahają się od 10-11 s do 1010 lat.

 

N=N0e-λt

N0- pierwotna liczba jąder

N- liczba jąder, które nie uległy rozpadowi po upływie czasu t

T1/2- okres połowicznego zaniku

λ- stała zaniku

 

Pochodzenie radioizotopów:

naturalne radionuklidy syntezowane są w gwiazdach, szczególnie podczas wybuchów supernowych

niektóre izotopy (np. 14C) są tworzone podczas zderzeń wysokoenergetycznych cząstek pochodzących z kosmosu (promieniowania chemicznego) z cząstkami atmosfery ziemskiej)

sztuczne radionuklidy są wytwarzane przez człowieka w reaktorach jądrowych oraz akceleratorach

 

Radioaktywność (promieniotwórczość) - zdolność jąder atomowych do rozpadu promieniotwórczego, który najczęściej jest związany z emisją cząstek alfa, cząstek beta oraz promieniowania gamma.

 

Składowe promieniowania:

rozpad α- strumień jąder helu

rozpad β-- strumień elektronów

rozpad β+- strumień pozytonów (dodatnio naładowane elektrony)

przemiana γ- promieniowanie elektromagnetyczne

 

Rozpad α: AzX → A-4z-2X + 42He

Przemiana β-: AZX → AZ+1X + 0-1e              10n → 11p + 0-1e

 

Rozpad gamma - proces promieniotwórczy polegający na emisji wysokoenergetycznych kwantów promieniowania elektromagnetycznego, czyli fotonów. AZX* → AZX + γ

 

Przenikliwość promieniowania

 

Szereg promieniotwórczy - łańcuch kolejnych przemian jednych pierwiastków w inne.

 

Znane są:

3 naturalne szeregi promieniotwórcze, ich ostatnim członem jest trwały, niepromieniotwórczy izotop Pb

1 sztuczny szereg promieniotwórczy- szereg neptunowy

 

Zastosowanie izotopów:

chemia- znakowanie izotopowe, badania mechanizmów reakcji (atom znaczony)

biochemia i biologia- znaczniki cząsteczek chemicznych, badania przemian pierwiastków, związków w organizmie (procesy metaboliczne, fotosynteza), działania biokatalizatorów, struktur komórkowych i całych narządów

archeologia- określanie wieku skał, wykopalisk archeologicznych na podstawie zawartości promieniotwórczego izotopu 14C

medycyna- leczenie nowotworów złośliwych (bomba kobaltowa zawierająca promieniotwórczy kobalt 60Co)

 

Datowanie radiowęglowe - metoda badania wieku próbek pochodzenia organicznego (zwłok, szkieletów, papirusów, skamielin) oparta na pomiarze proporcji między izotopem promieniotwórczym węgla 14C, a izotopami trwałymi 12C i 13C.

 

Jeden atom węgla 14C przypada na 1012 atomów węgla 12C.

n + 147N → 146C + 11H

146C → 147N + e- + v-e

Proporcja = ilość 14CO2 / całkowita ilość CO2

 

Defektoskopia - dział badań nieniszczących zmierzających do wykrycia nieciągłości materiału. Wykrywane są wady materiału takie jak: wtrącenia, ubytki korozyjne, pustki, pęknięcia, odwarstwienia, łuski, szczeliny, braki przetopu itp. Wykorzystuje zjawisko absorbcji promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania radioaktywnego przez materiały. Źródłem promieniowania γ jest radioaktywny preparat naturalny (np. rad) lub sztuczny (np. 60Co, 192Ir).

 

Medycyna nuklearna:

radiodiagnostyka- zajmuje się diagnozą różnych schorzeń z wykorzystaniem izotopów promieniotwórczych

radioterapia- wykorzystuje radioizotopy do celów terapeutycznych (chemioterapia radiacyjna)

 

Scynytygrafia - obrazowa metoda diagnostyczna medycyny nuklearnej polegająca na wprowadzeniu do organizmu farmaceutyków znakowanych radioizotopami, cyfrowej rejestracji ich rozpadu i graficznym przedstawieniu ich rozmieszczenia.

 

Kryminalistyka: pomiary izotopów stabilnych w kości słoniowej. W próbce określa się za pomocą spektrometru mas proporcje 5 izotopó: węgla, azotu, tlenu, wodoru i siarki.

 

Trwałość jądra atomowego

 

Energia wiązania jądra - energia jąką trzeba dostarczyć, żeby rozszczepić jądro na nukleony, lub która zostaje uwolniona przy powstawaniu jądra z pojedynczych nukleonów

 

Defekt masy: M=Mteo-Meks

Mteo- teoretyczna masa jądra atomowego (suma mas wszystkich nukleonów)

Meks-masa wyznaczona eksperymentalnie

 

Prawo Einsteina- równoważność masy i energii

E=mc...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin