SlideShare a Scribd company logo
Jádro atomu
http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapte
                                                  rs/01/graphics/nucleus.jpg




      Jádro atomu (Nucleus)
                     nucleon



Z………….atomové
     (protonové číslo)

                                                  A
                                                        X
  Počet protonů v jádře – druh prvku



A…………nukleonové
     (hmotnostní číslo)
                                              Z
Počet nukleonů = součet
                 protonů a neutronů v jádře
                 relativní hmotnost jádra
www.simopt.cz/.../web/EE/images/03/39_03.




Izotopy vodíku




 1
     1
       H                   1
                               2
                                   H                1
                                                        3
                                                             H
Lehký (normální) vodík   Těžký vodík       Supertěžký vodík
Protium                  Deuterium         Tritium
                                           radioaktivní
6000                :              1   :                        ~0
17
             35,45
                     Cl

17
        35
             Cl   17
                       37
                            Cl
77,5%                        22,5%
Izotopy   atomy lišící se jen počtem neutronů


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


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



Izobary   Atomy lišící se počtem protonů, počet
          nukleonů mají stejný
Najděte:
   •3 dvojice izotopů
   •Atomy nuklidu kyslíku 16
   •Atomy prvku kyslíku           2
                                      H      8    O
                                                 16
   •Dvojici izobarů              1
 16
   O          O
              17                           19
                                             F
8            8
                     F
                     19     10 Ne
                              20          9

     H
     1        O
              16    9
    1
            8
                                      10
                                        19
                                           Ne
                        8O
                         17
Hmotnostní úbytek
jádra




 www.simopt.cz   artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/37_a.jpg
Síly
                               Relativní        Dosah
    Interakce                                             Částice
                                 intenzita(*)     (m)

    Silná – mezi                        1         10-15    gluony
        nukleony


    Elektro
    magnetická                        1/137      nekon.    fotony

    Slabá –                           3.10-12     10-18    bosony
    při radioakt přeměně p-n




    Gravitační                         10-38     nekon.   ?gravitony



pdf.uhk.cz/kch/images/Image50.gif
Modely jádra
• kapkový
Jádro se chová jako kapka, může se rozpadnout po
  rozkmitání (dodání E), vysvětluje radioaktivitu, syntézu




• slupkový
Částice v jádře jsou uspořádány podobně jako elektrony v
  obalu, některé počty nukleonů jsou stabilnější než jiné
„magická čísla“ 2, 8, 20, 28, 50, 126
Izotopy důležitých prvků
   a jejich procentuální zastoupení

   Element    Isotope   % Abundance
   Carbon     12
                   C    98.89
              13
                   C    1.11
   Nitrogen   14
                   N    99.63
              15
                   N    0.37
   Oxygen     16
                   O    99.759
              17
                   O    0.037
              18
                   O    0.204

   Hydrogen   1
                  H     99.985



              2
                  H     0.015




Magická čísla stability jsou 2, 8, 20, 28, 50, 82 a 126.   artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/39.jpg
JADERNÉ PŘEMĚNY
Radioaktivní rozpad (radioaktivita)
 Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření α, β, γ
 Lehká i těžká jádra

Transmutace
  Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α)

Jaderné štěpení
 Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí

Jaderná fúze (slučování jader)
  Přeměna lehkých jader na těžší
Radioaktivita
Přirozený rozpad nestabilních jader atomů doprovázený
uvolněním pronikavého zářenÍ

                   1896
                   Henry Becquerel




                               http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/k22.htm
http://mynasadata.larc.nasa.gov/images/EM_Spectrum3-new.jpg
A ještě jednou…..




http://www.andor.com/printpage.asp?app=331
Detekce a dělení záření   Mlžná komora


Magnet
Geiger-Mullerova trubice
α rozpad

                         +         +E




•TĚŽKÁ JÁDRA

                  2         vlevo
Vzniklé jádro je o…..místa..…………v PT
β- rozpad

                                 +        +E




 •Jádra s relativním přebytkem neutronů

                  1         vpravo
Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
?




http://www.kernenergie.de/r2/de/Gut_zu_wissen/Lexikon/
b/beta_minus_zerfall.php?navanchor=1210056
β rozpad
     +
  pouze u uměle připravených radioizotopů




•Jádra s relativním přebytkem protonů
                  1         vlevo
Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
ε rozpad
 záchyt K-elektronu


                                         + E
                                 1   n
                                     0



           0
               -1
                   e

19
  40
       K   1
               1
                p          18    Ar
                                40




 •Jádra s relativním přebytkem protonů

                  1         vlevo
Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
γ rozpad


                         γ   +     + E

 •Jádra excitovaná
 •Doprovod α,β rozpadů

                   0
Vzniklé jádro je o…..místa..………..v PT
Poločas rozpadu
                                         N = N0 · 2-t/T
                                N .... počet dosud nerozpadlých jader
                                N0 ... počet původních nerozpadlých
                                         jader
                                t .... čas
                                T .... poločas rozpadu




Λ = rozpadová konstanta
N = počet jader           URL: http://www.walter-fendt.de/ph14cz/lawdecay_cz.htm
Měření radioaktivity
• A = N/Δt
• A…..aktivita
• N…..počet rozpadlých jader
• Δt….časový úsek

• Jednotka:
1 Bq (bequerel)= 1 rozpad /sekundu
Izotopy a typ rozpadu lehkých jader:



      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

                                                                            2                                 2      11,30
14       5000r       16    7,1s         18      0,20%    21       4,35s          28,80%        25    60,0s         6     %      29   6,56m


                                                                                                     14,97
13       1,10%       15    0,40%        17      0,04%    20      11,56s     21      0%         24         h   25    10,10%      28   2,3m

         98,80            99,60                99,76              100                                 100                            100
12           %       14       %         16         %     19          % 20         90,70%      23         % 24       78,60%     27       %

                                                                                                                                     70000
11       20,4m       13    10,1m        15       124s    18      110m       19    17,43s       22    2,58r    23     12,1s      26        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
Thoriová rozpadová řada
Radioaktivita




http://artemis.osu.cz/mmfyz/jm/jm_2_2_2.htm
Záření kolem nás
Dávky radiace
Vliv záření na organismus
JADERNÉ PŘEMĚNY
Radioaktivní rozpad (radioaktivita)
 Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření α, β, γ
 Lehká i těžká jádra

Transmutace
  Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α)

Jaderné štěpení
 Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí

Jaderná fúze (slučování jader)
  Přeměna lehkých jader na těžší
Transmutace
Přeměna jader vyvolaná
urychlenou částicí (n, p, e, α)




  www.osel.cz/_popisky/1
  166403258.jpg
Rutherford 1919

     7
      14
           N +    2   He
                      4
                                           9
                                            18
                                                 F*              8
                                                                  17
                                                                      O*      + 1
                                                                                 1
                                                                                     p
                           N(α,-)
                          14
                                       F*
                                      18


       I. + F. Joliot-Curie, záměrná příprava

13
      27
           Al +       2
                       4
                               He            15
                                               30
                                                  P*         +       0
                                                                      1
                                                                          n
                          27
                               Al(α,n)30P
                                                              14
                                                                30
                                                                     Si* +     +1
                                                                                 0
                                                                                     e
      V přírodě:
      14
           N+      N(n,p)14C 11H +
                   0
                     ?(?,?)?
                  14 1
                    n                                  6 C*
                                                        14
     7
Význam transmutací
•   Vznik prvků těžších než železo

•   Příprava nových prvků
    – Transurany, A >92

•   Radiouhlíková metoda určení stáří
    organické hmoty
    – http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/zaj7.htm
•   Příprava radioizotopů pro
    –   lékařství
    –   defektoskopii
    –   značení sloučenin
    –   sterilizaci
    –   konzervárenství
    –   atd.
Jaderné štěpení
    Rozpad těžkého jádra na
     dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí,
     doprovázeno i γ- zářením


92
  235
        U    + 01n          E + 56144Ba    +     89
                                                     Kr + 3 01n
                                               36



    92  U
      235
              + 01n         E   +   101
                                       Y       +       I
                                                     131 3 01n
                                                           +
                                  59               53

     Řízeně: v jaderných elektrárnách

     Neřízeně: v jaderných zbraních
Bohr, Oppenheimer, Feynman, Fermi
Jaderná syntéza (fúze)

1 H
  1   + 2H
        1      E   +   2 He
                         3
Význam 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?
Popište a vysvětlete funkci
    součástí jaderné elektrárny   8




9       10                   11
Vyzkoušejte 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) 57147La, ?,
     – 411H→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

More Related Content

More from togha

Slovni ulohy o_spolecne_praci_3
Slovni ulohy o_spolecne_praci_3Slovni ulohy o_spolecne_praci_3
Slovni ulohy o_spolecne_praci_3togha
 
Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1
Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1
Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1togha
 
Atlas dejin ii.
Atlas dejin ii.Atlas dejin ii.
Atlas dejin ii.togha
 
Atlas dejin i.
Atlas dejin i.Atlas dejin i.
Atlas dejin i.togha
 
Slovni ulohy o_spolecne_praci
Slovni ulohy o_spolecne_praciSlovni ulohy o_spolecne_praci
Slovni ulohy o_spolecne_pracitogha
 
Beauty of-mathematics
Beauty of-mathematicsBeauty of-mathematics
Beauty of-mathematicstogha
 
Až porostou
Až porostou Až porostou
Až porostou togha
 

More from togha (7)

Slovni ulohy o_spolecne_praci_3
Slovni ulohy o_spolecne_praci_3Slovni ulohy o_spolecne_praci_3
Slovni ulohy o_spolecne_praci_3
 
Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1
Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1
Slovni ulohy o_pohybu_-_1_-_1
 
Atlas dejin ii.
Atlas dejin ii.Atlas dejin ii.
Atlas dejin ii.
 
Atlas dejin i.
Atlas dejin i.Atlas dejin i.
Atlas dejin i.
 
Slovni ulohy o_spolecne_praci
Slovni ulohy o_spolecne_praciSlovni ulohy o_spolecne_praci
Slovni ulohy o_spolecne_praci
 
Beauty of-mathematics
Beauty of-mathematicsBeauty of-mathematics
Beauty of-mathematics
 
Až porostou
Až porostou Až porostou
Až porostou
 

Jádro a radioaktivita

  • 2. http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapte rs/01/graphics/nucleus.jpg Jádro atomu (Nucleus) nucleon Z………….atomové (protonové číslo) A X Počet protonů v jádře – druh prvku A…………nukleonové (hmotnostní číslo) Z Počet nukleonů = součet protonů a neutronů v jádře relativní hmotnost jádra
  • 3. www.simopt.cz/.../web/EE/images/03/39_03. Izotopy vodíku 1 1 H 1 2 H 1 3 H Lehký (normální) vodík Těžký vodík Supertěžký vodík Protium Deuterium Tritium radioaktivní 6000 : 1 : ~0
  • 4. 17 35,45 Cl 17 35 Cl 17 37 Cl 77,5% 22,5%
  • 5. Izotopy atomy lišící se jen počtem neutronů Prvek látka složená z atomů o stejném protonovém čísle. Může obsahovat různé izotopy. Nuklid Látka složená z naprosto stejných atomů. Všechny atomy v látce mají stejné A i Z. Izobary Atomy lišící se počtem protonů, počet nukleonů mají stejný
  • 6. Najděte: •3 dvojice izotopů •Atomy nuklidu kyslíku 16 •Atomy prvku kyslíku 2 H 8 O 16 •Dvojici izobarů 1 16 O O 17 19 F 8 8 F 19 10 Ne 20 9 H 1 O 16 9 1 8 10 19 Ne 8O 17
  • 7. Hmotnostní úbytek jádra www.simopt.cz artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/37_a.jpg
  • 8. Síly Relativní Dosah Interakce Částice intenzita(*) (m) Silná – mezi 1 10-15 gluony nukleony Elektro magnetická 1/137 nekon. fotony Slabá – 3.10-12 10-18 bosony při radioakt přeměně p-n Gravitační 10-38 nekon. ?gravitony pdf.uhk.cz/kch/images/Image50.gif
  • 9. Modely jádra • kapkový Jádro se chová jako kapka, může se rozpadnout po rozkmitání (dodání E), vysvětluje radioaktivitu, syntézu • slupkový Částice v jádře jsou uspořádány podobně jako elektrony v obalu, některé počty nukleonů jsou stabilnější než jiné „magická čísla“ 2, 8, 20, 28, 50, 126
  • 10. Izotopy důležitých prvků a jejich procentuální zastoupení Element Isotope % Abundance Carbon 12 C 98.89 13 C 1.11 Nitrogen 14 N 99.63 15 N 0.37 Oxygen 16 O 99.759 17 O 0.037 18 O 0.204 Hydrogen 1 H 99.985 2 H 0.015 Magická čísla stability jsou 2, 8, 20, 28, 50, 82 a 126. artemis.osu.cz/mmfyz/jm/img/small/39.jpg
  • 11. JADERNÉ PŘEMĚNY Radioaktivní rozpad (radioaktivita) Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření α, β, γ Lehká i těžká jádra Transmutace Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α) Jaderné štěpení Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí Jaderná fúze (slučování jader) Přeměna lehkých jader na těžší
  • 12. Radioaktivita Přirozený rozpad nestabilních jader atomů doprovázený uvolněním pronikavého zářenÍ 1896 Henry Becquerel http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/k22.htm
  • 15. Detekce a dělení záření Mlžná komora Magnet
  • 17. α rozpad + +E •TĚŽKÁ JÁDRA 2 vlevo Vzniklé jádro je o…..místa..…………v PT
  • 18. β- rozpad + +E •Jádra s relativním přebytkem neutronů 1 vpravo Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
  • 20. β rozpad + pouze u uměle připravených radioizotopů •Jádra s relativním přebytkem protonů 1 vlevo Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
  • 21. ε rozpad záchyt K-elektronu + E 1 n 0 0 -1 e 19 40 K 1 1 p 18 Ar 40 •Jádra s relativním přebytkem protonů 1 vlevo Vzniklé jádro je o…..místa..………..-v PT
  • 22. γ rozpad γ + + E •Jádra excitovaná •Doprovod α,β rozpadů 0 Vzniklé jádro je o…..místa..………..v PT
  • 23. Poločas rozpadu N = N0 · 2-t/T N .... počet dosud nerozpadlých jader N0 ... počet původních nerozpadlých jader t .... čas T .... poločas rozpadu Λ = rozpadová konstanta N = počet jader URL: http://www.walter-fendt.de/ph14cz/lawdecay_cz.htm
  • 24. Měření radioaktivity • A = N/Δt • A…..aktivita • N…..počet rozpadlých jader • Δt….časový úsek • Jednotka: 1 Bq (bequerel)= 1 rozpad /sekundu
  • 25. Izotopy a typ rozpadu lehkých jader: 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 2 2 11,30 14 5000r 16 7,1s 18 0,20% 21 4,35s 28,80% 25 60,0s 6 % 29 6,56m 14,97 13 1,10% 15 0,40% 17 0,04% 20 11,56s 21 0% 24 h 25 10,10% 28 2,3m 98,80 99,60 99,76 100 100 100 12 % 14 % 16 % 19 % 20 90,70% 23 % 24 78,60% 27 % 70000 11 20,4m 13 10,1m 15 124s 18 110m 19 17,43s 22 2,58r 23 12,1s 26 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
  • 26.
  • 31. Vliv záření na organismus
  • 32. JADERNÉ PŘEMĚNY Radioaktivní rozpad (radioaktivita) Samovolný rozpad nestabilních izotopů provázený uvolněním záření α, β, γ Lehká i těžká jádra Transmutace Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α) Jaderné štěpení Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí Jaderná fúze (slučování jader) Přeměna lehkých jader na těžší
  • 33. Transmutace Přeměna jader vyvolaná urychlenou částicí (n, p, e, α) www.osel.cz/_popisky/1 166403258.jpg
  • 34. Rutherford 1919 7 14 N + 2 He 4 9 18 F* 8 17 O* + 1 1 p N(α,-) 14 F* 18 I. + F. Joliot-Curie, záměrná příprava 13 27 Al + 2 4 He 15 30 P* + 0 1 n 27 Al(α,n)30P 14 30 Si* + +1 0 e V přírodě: 14 N+ N(n,p)14C 11H + 0 ?(?,?)? 14 1 n 6 C* 14 7
  • 35. Význam transmutací • Vznik prvků těžších než železo • Příprava nových prvků – Transurany, A >92 • Radiouhlíková metoda určení stáří organické hmoty – http://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/zaj7.htm • Příprava radioizotopů pro – lékařství – defektoskopii – značení sloučenin – sterilizaci – konzervárenství – atd.
  • 36. Jaderné štěpení  Rozpad těžkého jádra na dvě přibližně poloviční jádra, vyvolaný částicí, doprovázeno i γ- zářením 92 235 U + 01n E + 56144Ba + 89 Kr + 3 01n 36 92 U 235 + 01n E + 101 Y + I 131 3 01n + 59 53  Řízeně: v jaderných elektrárnách  Neřízeně: v jaderných zbraních
  • 38. Jaderná syntéza (fúze) 1 H 1 + 2H 1 E + 2 He 3
  • 39. Význam jaderné syntézy •Dodává nám energii ze Slunce •Naděje lidstva na levnou energii
  • 40. Jaká reakce je zde znázorněna a kde probíhá?
  • 41. Jaká reakce je zde znázorněna a kde probíhá?
  • 42. Popište a vysvětlete funkci součástí jaderné elektrárny 8 9 10 11
  • 43. Vyzkoušejte 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) 57147La, ?, – 411H→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