Promieniotwórczość

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ (przemiana promieniotwórcza, rozpad promieniotwórczy, radioaktywność), samorzutna przemiana jednego jądra atom. (nuklidu) w inne, której towarzyszy emisja promieniowania jądrowego. Emitowanymi cząstkami promieniowania mogą być: elektron i antyneutrino lub pozyton i neutrino (w wyniku tzw. rozpadu ), jądro helu 42H (rozpad a), neutrino (wychwyt elektronu), foton (tzw. rozpad g), nukleon (rozpad protonowy), cięższe jądro, np. 14C (rozpad egzotyczny); w pewnych wypadkach może nastąpić rozpad jądra na fragmenty (najczęściej 2), zwykle o porównywalnych masach i ładunkach (tzw. rozszczepienie jądra atom.). W przypadku rozpadu a emitowany z jądra elektron powstaje z rozpadu neutronu na proton, elektron i antyneutrino, zaś pozyton — z rozpadu protonu na neutron, pozyton i neutrino. W wyniku emisji z jądra elektronu powstaje jądro nowego pierwiastka (o tej samej liczbie masowej) zawierające 1 proton więcej, tzn. położonego w układzie okresowym pierwiastków o jedno miejsce za pierwiastkiem wyjściowym, w wyniku emisji pozytonu lub wychwytu elektronu — jądro pierwiastka (o tej samej liczbie masowej) zawierające jeden proton mniej, tzn. położonego przed pierwiastkiem wyjściowym, w wyniku rozpadu protonowego — również jądro pierwiastka położonego przed pierwiastkiem wyjściowym lecz o mniejszej o 1 liczbie masowej, zaś rozpadu a — jądro pierwiastka o liczbie masowej mniejszej o 4, położone 2 miejsca przed pierwiastkiem wyjściowym (reguła przesunięć Soddy’ego–Fajansa). Rozpad promieniotwórczy jest procesem statyst. — nie można przewidzieć, kiedy dane jądro atom. się rozpadnie; w jądrze zachodzą ciągłe zmiany rozkładu energii i w każdej chwili może zdarzyć się taka konfiguracja, jaka jest konieczna do wystąpienia rozpadu promieniotwórczego. Można zatem określić jedynie prawdopodobieństwo zajścia rozpadu w danym czasie. Dla b. dużej liczby jąder słuszne jest prawo rozpadu promieniotwórczego, mówiące że szybkość rozpadu, czyli tzw. aktywność promieniotwórcza, jest proporcjonalna do liczby jąder mogących ulec rozpadowi. Wielkościami charakteryzującymi rozpad promieniotwórczy danego rodzaju jąder jest średni czas życia tego jądra i stała rozpadu. P. jąder atom. występujących w przyrodzie nazywa się p. naturalną, natomiast p. jąder otrzymanych w wyniku różnych reakcji jądr. — p. sztuczną. Wszystkie jądra pierwiastków począwszy od polonu są promieniotwórcze. Tworzą one "s">=="s">szeregi (rodziny) promieniotwórcze, których członami są jądra pierwiastków, będące produktami kolejno po sobie następujących przemian (np. 235 U 231Th 231Pa 227Ac ...207Pb). Znane są 3 naturalne szeregi promieniotwórcze: szereg torowy (zaczynający się 232Th a kończący 208Pb), szereg uranowy (zw. też radowym, zaczynający się 238U a kończący 206Pb) i szereg aktynowy (zaczynający się 235U a kończący 207Pb) oraz jeden szereg zaczynający się od sztucznie wytworzonego jądra 241Pu (kończy się 209Bi), zw. szeregiem neptunowym (od najdłużej żyjącego składnika). Obecnie jest znanych ponad 1800 różnych nuklidów promieniotwórczych (radionuklidów), w tym tylko ok. 50 powstaje w sposób naturalny w przyrodzie, pozostałe zostały otrzymane w wyniku reakcji jądrowych. P. naturalną odkrył A.H. Becquerel, który stwierdził, że różne związki uranu wywołują zaczernienie emulsji fot.; systematyczne badania tego zjawiska podjęte przez M. Skłodowską-Curie i P. Curie doprowadziły do stwierdzenia p. toru i odkrycia 1898 nowych promieniotwórczych pierwiastków: polonu i radu. Dalsze prace nad p. doprowadziły do rozróżnienia 3 składowych promieniowania: a, b i g (E. Rutherford, P. Villard i in.) oraz ich identyfikacji (Becquerel, S.T. Meyer, E. von Schweidler, Rutherford), a następnie do odkrycia, że zanik aktywności promieniotwórczej ma charakter wykładniczy (Rutherford, F. Soddy). Sztuczną p. odkryli 1934 I. i F.J. Joliot-Curie.
IZOTOPY [gr.], jądra atom. tego samego pierwiastka chem. różniące się masą atom.; zawierają jednakową liczbę protonów, lecz różne liczby neutronów (np. 168O, 178O, 188O); jedne i. są trwałe, inne promieniotwórcze — tzw. radioizotopy; niektóre występują w przyrodzie, większość jest otrzymywana sztucznie w wyniku reakcji jądrowych; i. promieniotwórcze mają liczne zastosowania, gł. w technice, medycynie, biologii, fizyce; są wykorzystywane m.in. do zwalczania nowotworów, wykrywania wad materiałów, pomiarów grubości, jako wskaźniki izotopowe (wskaźników izotopowych metoda) oraz do określania wieku szczątków org. i minerałów (datowanie izotopowe).

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ ATMOSFERY, aktywność promieniotwórcza atmosfery ziemskiej spowodowana obecnością w niej substancji promieniotwórczych naturalnych (gł. radonu, toru, aktynu, izotopów berylu, węgla) i sztucznie wytworzonych (gł. produktów rozszczepienia izotopów uranu i plutonu).

NUKLID [łac.], jądro atom. o określonym składzie, tj. określonej liczbie protonów i neutronów; np. jądro węgla, złożone z 6 protonów i 8 neutronów.

PROMIENIOTWÓRCZE RODZINY, szeregi promieniotwórcze, grupy powiązanych ze sobą genetycznie promieniotwórczych nuklidów, z których każdy powstaje przez rozpad a lub b poprzedniego. W przyrodzie występują 3 naturalne rodziny promieniotwórcze, rozpoczynające się nuklidami o b. długim czasie połowicznego zaniku i kończące trwałymi izotopami ołowiu: rodzina torowa (232Th– 208Pb), rodzina aktynowa (235U–207Pb), rodzina uranowa (238U–206Pb). Istnieje również czwarta rodzina promieniotwórcza zaczynająca się od sztucznie wytworzonego nuklidu 241Pu i nazwana od swego najbardziej długowiecznego składnika 237Np — rodziną neptunową (kończy się na 209Bi).

SODDY’EGO–FAJANSA REGUŁA PRZESUNIĘĆ: wskutek promieniotwórczego rozpadu a powstaje pierwiastek o liczbie masowej mniejszej o 4, znajdujący się w układzie okresowym o 2 miejsca przed pierwiastkiem wyjściowym, wskutek zaś rozpadu b — pierwiastek o takiej samej liczbie masowej, znajdujący się o jedno miejsce za pierwiastkiem wyjściowym; sformułowana 1913.