Видео:ЕГЭ по физике: Ядерная физика. Определение давления в сосуде при распаде полония-210.Скачать
Написать уравнение распада для полония
Радиоактивный элемент VI группы периодической системы Менделеева. Полоний был открыт в 1898 г. Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри. Название получил в честь Польши.
М. Кюри установила, что некоторые образцы урановой смоляной руды более радиоактивны, чем сам уран. Следовательно в этой руде должны были содержаться вещества более радиоактивные, чем уран. Эти вещества (элементы) были выделены. Сначала полоний, а затем радий.
Наиболее долгоживущий из природных изотопов 210 Po. Период полураспада 210 Po 138.376 дней [1], т.е. за это время первоначальное количество 210 Po уменьшается вдвое. Через это время половина ядер 210 Po превращаются в ядра стабильного изотопа свинца 206 Pb. Превращение 210 Po в 206 Pb происходит в результате α -распада
210 Po → 206 Pb + α .
 Рис. 1. Схема распада 210 Po. |
Т.е. кроме ядер свинца ( 206 Pb) при распаде 210 Po образуются также ядра гелия 4 He, которые обычно называют α (альфа)-частицами. Причем 210 Po является практически чистым α -излучателем. Альфа-распад, если он происходит не на основное или не только на основное состояние конечного ядра, сопровождается гамма-излучением. В подавляющем количестве случаев 210 Po распадается на основное состояние 206 Pb с испусканием альфа-частиц с энергией 5.3 МэВ, и только ничтожная доля (0.00122%) ядер 210 Po распадается на возбужденное (803 кэВ) состояние 206 Pb, которое распадается с испусканием гамма-квантов [1]. Обнаружить сопутствующее такому альфа-распаду гамма-излучение можно только в прецизионном эксперименте.
Изотоп 210 Po является не только самым долгоживущим среди естественных, т.е. существующих на Земле, а не полученных искусственным путем, изотопов полония, но и самым распространенным. Он постоянно образуется за счет цепочки распадов изотопов, которая начинается с 238 U и кончается 206 Pb.
238 U → 234 Th → 234 Pa → 234 U → 230 Th → 228 Ra → 222 Rn → 218 Po → 214 Pb → 214 Bi → 214 Po → 210 Pb → 210 Bi → 210 Po → 206 Pb.
Период полураспада (T1/2) 238 U 4.5 миллиарда лет. В естественной урановой смеси 238 U более 99%. Для количества ядер (N) изотопов урана ( 238 U) и полония ( 210 Po) в естественной смеси и их периодами полураспада (T1/2) справедливо соотношение
N( 238 U)/N( 210 Po) = T1/2( 238 U)/T1/2( 210 Po).
Аналогичные соотношения справедливы для всех изотопов цепочки последовательных распадов, т.к. они находятся в так называемом вековом равновесии, когда количество распадов в единицу времени у всех изотопов одинаковое. Сколько в результате предшествующего распада в единицу времени образуется ядер изотопа столько же их и распадается. Таким образом в 1 тонне урановой руды содержится только около 100 микрограмм полония [2]. В основном это 210 Po. Всех других естественных изотопов полония еще меньше (и на много). Полоний можно выделить из урановых руд при обработке отходов уранового производства. Однако для для того, чтобы получить заметное количество полония, пришлось бы обработать немыслимое количество таких отходов. 210 Po получают в ядерных реакторах при облучении нейтронами висмута в результате реакции
209 Bi(n, γ ) 210 Bi.
210 Bi испытывает бета-распад и превращается в 210 Po. Период полураспада 210 Bi 5.013 дней [1].
Кроме 210 Po еще два искусственно-радиоактивных изотопа полония имеют относительно большие периоды полураспада — это 208 Po (T1/2 = 2.898 г) и 209 Po (T1/2 = 102 г). Эти изотопы можно получить, используя бомбардировку ускоренными в циклотроне пучками альфа-частиц, протонов или дейтронов мишеней из свинца или висмута [3]. 209 Po можно приобрести в Ок Риджской национальной лаборатории с разрешения Комиссии за по атомной энергии (A.E.C.) США по цене приблизительно $3200 за 1 мкКи (микрокюри)* [2]. В таком источнике будет 209 Po. Все остальные изотопы полония имеют периоды полураспада от 8.8 дней ( 206 Po) до долей микросекунды (см. табл.1. [1]).
 Рис. 2. Иллюстрация проникающих способностей различных типов излучений |
Различные типы ионизирующих излучений ( α , β , γ ) имеют заметно отличные проникающие способности. Альфа-частицы от радиоактивных изотопов пролетая через вещество легко подхватывают электроны и превращаются в атомы гелия. Так для того, чтобы превратиться в гелий, альфа-частицам 210 Po достаточно пролететь в воздухе меньше 4 см, в биологической ткани — меньше 50 мкм, в алюминии — меньше 30 мкм. Таким образом, альфа-излучение от радиоактивных источников не может быть зафиксировано обычными дозиметрами, в которых используются счетчики Гейгера. Альфа-частицы таких энергий не пройдут через корпус счетчика, даже если альфа-радиоактивным изотопом измазать его поверхность. Достаточно поместить чистый α -излучатель в герметичную упаковку со стенками не толще, чем лист бумаги (главное, чтобы радиоактивный препарат из него «не высыпался»), обнаружить его излучение не смогут и более чувствительные устройства, такие, например, как полупроводниковые или сцинтилляционные детекторы. Последние могут помочь зафиксировать альфа-излучение, если они будут находится в непосредственной близости от «открытого» источника радиоактивного загрязнения.
  Рис. 3. Минимальное обнаруживаемое загрязнение и минимальная обнаруживаемая активность при использовании LB 124 SCINT. Время измерения фона 200 с. |
На рис. 2 приведены характеристики сцинтилляционного детектора загрязнений LB 124 SCINT, выпускаемое фирмой BERTHOLD TECHNOLOGIES GmbH & Co [4].
Радиоактивные источники 210 Po используются как в научных исследованиях, так и в технике. Во время работы над Манхеттенским проектом полоний-бериллиевый нейтронный источник предполагалось использовать в качестве запала атомной бомбы. Нейтроны в таком источнике получаются в результате взаимодействия альфа-частиц от распада 210 Po с бериллием, реакция Однако в последствии от такого решения отказались [5]. Удельное энерговыделение полония велико — 140 Ватт/г. Капсула содержащая 0.5 г полония нагревается до 500 о С [2]. Это свойство используется для создания на его основе термоэлектрических источников, которые в частности применяются в космических аппаратах. Полоний также используется в устройствах для снятия статического электричества. В некоторых устройствах такого рода может содержаться полоний с активностью до 500 мкКи (около 0.1 микрограмм). Этого количества теоретически достаточно, чтобы убить 5000 человек. Однако, этот полоний надежно упакован, и для того, чтобы извлечь его для использования во вредоносных целях необходимы изощренные технологии и глубокие знания [6]. Как правило, активность предлагаемых на рынке источников невелика. Так можно приобрести источник 210 Po с активностью 0.1 мкКи (микрокюри) за $69. Источник с такой активностью испускает 3700 частиц в секунду. Масса же 210 Po в таком источнике около
Альфа-излучение от радиоактивных источников не может проникнуть сквозь кожные покровы, Однако, альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности, и не только за счет ионизирующего излучения, но и просто как ядовитые вещества. Максимальная допустимая дозовая нагрузка на организм при попадании 210 Po внутрь всего 0.03 мкКи (6.8 . 10 -12 г). При одинаковом весе 210 Po приблизительно в 2.5 . 10 11 раз токсичнее, чем синильная кислота [3]. Попав в организм человека, полоний через ток крови распространяется по тканям. Полоний выводится из организма в основном вместе с калом и мочой. Больше всего его выводится в первые несколько дней. За 50 дней выводится около половины попавшего в организм полония. Наличие полония у зараженных им людей идентифицируется по слабому гамма-излучению выделений [7]. Попадание внутрь организма человека одной стотысячной миллиграмма полония в 50% случаев приводит к летальному исходу [5]. Полоний весьма летучий металл, на воздухе за 45 часов 50% его испаряется при температуре 55 о С.
* Единицы активности — 1 Ки (Кюри) = 3.7 . 10 10 распадов в секунду, 1 Ки = 10 3 мКи = 10 6 мкКи. 1 Бк = 1 распад в секунду.
Видео:Альфа-распадСкачать
Полоний 210: период полураспада. Для чего используется полоний 210?
Полоний-210 вызывает совершенно четкую ассоциацию с радиацией. И это совсем не зря, поскольку он крайне опасен.
Видео:распад полонияСкачать
История открытия
Его существование было предсказано еще в 1889 году Менделеевым, когда тот создал свою знаменитую периодическую таблицу. На практике же этот элемент под номером 84 был получен девятью годами позже усилиями супругов Кюри, изучавших явление радиации. Мария Склодовская-Кюри пыталась выяснить причину сильного излучения, исходящего от некоторых минералов, а потому начала работу с несколькими образцами пород, обрабатывая их всеми доступными ей способами, деля на фракции и отбрасывая ненужное. В результате она получила новое вещество, ставшее аналогом висмута и третьим открытым радиоактивным элементом после урана и тория.
Несмотря на удачные результаты эксперимента, Мария не спешила говорить о своей находке. Спектральный анализ, проведенный коллегой супругов Кюри, также не дал оснований говорить об открытии нового элемента. Тем не менее в докладе на заседании Парижской академии наук в июле 1898 года супруги сообщили о предположительном получении вещества, проявляющего свойства металла и предложили назвать его полонием в честь Польши — родины Марии. Это был первый и единственный в истории случай, когда еще не выделенный достоверно элемент уже получил название. Ну а первый образец появился лишь в 1910 году.
Видео:ФИЗИКА 9 класс: Альфа, Бета распад | Решение задачСкачать
Физические и химические свойства
Полоний представляет собой сравнительно мягкий серебристо-белый металл. Он настолько радиоактивен, что светится в темноте и постоянно нагревается. При этом температура его плавления чуть выше, чем у олова — всего 254 градуса Цельсия. Металл очень быстро окисляется на воздухе. При низких температурах образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решетку.
По своим химическим свойствам полоний очень близок к своему аналогу — теллуру. Кроме того, на характер его соединений большое влияние имеет высокий уровень радиации. Так что реакции с участием полония могут быть весьма зрелищными и интересными, хоть и довольно опасными с точки зрения пользы для здоровья.
Видео:Уравнения ядерных реакций для разных видов распада (видео 19)| Квантовая физика | ФизикаСкачать
Изотопы
Всего науке на данный момент известно 27 (по другим источникам — 33) форм полония. Ни одна из них не является стабильной, и все они радиоактивны. Наиболее тяжелые из изотопов (с порядковыми числами от 210 до 218) в небольшом количестве встречаются в природе, остальные могут быть получены только искусственными путями.
Радиоактивный полоний-210 — наиболее долгоживущий из природных форм. Он содержится в небольшом количестве в радиево-урановых рудах и образуется за счет цепочки реакций, начинающейся с U-238 и длящейся примерно 4,5 миллиарда лет, если говорить про период полураспада.
Видео:Урок 223 (осн). Альфа- и бета-распад. Правила Содди.Скачать
Получение
В 1 тонне урановой руды содержится изотоп полоний-210 в количестве, равном примерно 100 микрограммам. Их можно выделить при обработке отходов производства, однако для получения более или менее значительного объема элемента пришлось бы обработать огромное количество материала. Гораздо более простым и эффективным способов является синтез с помощью облучения нейтронами природного висмута в ядерных реакторах.
В результате после еще некоторых процедур получается полоний-210. Изотопы 208 и 209 также можно получить, если облучать висмут или свинец ускоренными пучками альфа-частиц, протонов или дейтронов.
Видео:альфа и бета распадСкачать
Радиоактивность
Полоний-210, как и остальные изотопы, является альфа-излучателями. Группа более тяжелых также испускает гамма-лучи. Несмотря на то что изотоп 210 является источником только альфа-частиц, он достаточно опасен, его нельзя брать руками и даже приближаться на близкое расстояние, поскольку, разогреваясь, он переходит в аэрозольное состояние. Крайне опасно также попадание полония внутрь с дыханием или пищей. Именно поэтому работа с этим веществом проходит в специальных герметичных боксах. Любопытно, что этот элемент около полувека назад был обнаружен в табачных листьях. Период распада полония-210 по сравнению с другими изотопами достаточно велик, а потому он может накопиться в растении и впоследствии навредить здоровью курильщика еще больше. Тем не менее, любые попытки извлечь из табака это вещество оказались безуспешными.
Видео:Ядерные реакции. 10 класс.Скачать
Опасность
Поскольку полоний-210 испускает лишь альфа-частицы, соблюдая определенные меры предосторожности, бояться работы с ним не следует. Длина пробега этих волн редко превышает десяток сантиметров, кроме того, они обычно не могут проникнуть сквозь кожу.
Однако, оказавшись внутри организма, они наносят ему огромный вред. При попадании в кровь он быстро разносится по всем тканям — уже через несколько минут его присутствие можно заметить во всех органах. Прежде всего он присутствует в почках и печени, но в общем и целом он распределяется довольно равномерно, чем и можно объяснить его высокое общее поражающее действие.
Токсичность полония настолько велика, что даже небольшие дозы вызывают хроническую лучевую болезнь и смерть через 6-11 месяцев. Основные пути выведения из организма — через почки и ЖКТ. Наблюдается зависимость от способа попадания. Период полувыведения составляет от 30 до 50 дней.
Случайное отравление полонием совершенно невозможно. Для получения достаточного количества вещества необходимо иметь доступ к ядерному реактору и намеренно подложить изотоп жертве. Сложность диагностики заключается также в том, что известно лишь несколько случаев за всю историю. Первой жертвой считается дочь первооткрывателей полония — Ирен Жолио-Кюри, которая в ходе исследований разбила капсулу с веществом в лаборатории и скончалась спустя 10 лет. Еще два случая приходятся на XXI век. Первый из них — нашумевшее дело Литвиненко, скончавшегося в 2006 году, а второй — смерть Ясера Арафата, в вещах которого были найдены следы радиоактивного изотопа. Тем не менее окончательный диагноз так и не был подтвержден.
Видео:Радиохимия (часть 3) Half Life / закон радиоактивного распада / Химия – ПростоСкачать
Распад
Одним из наиболее долгоживущих изотопов, наряду с 208 и 209, является полоний-210. Период полураспада (то есть времени, за которое количество радиоактивных частиц уменьшается вдвое) у первых двух составляет соответственно 2,9 и 102 года, а у последнего 138 дней и 9 часов. Что касается остальных изотопов, время их жизни исчисляется в основном минутами и часами.
Сочетание различных свойств полония-210 делает его наиболее удобным из ряда для использования в различных сферах жизни. Находясь в специальной металлической оболочке, он уже не может навредить здоровью, но способен отдать свою энергию на благо человечества. Итак, для чего используется полоний-210 сегодня?
Видео:Виды ядерного распада(видео 18) | Квантовая физика | ФизикаСкачать
Современное применение
По некоторым данным, около 95% производства полония сосредоточено в России, причем в год синтезируется примерно 100 граммов вещества, и почти все оно экспортируется в США.
Существует несколько сфер, в которых применяется полоний-210. Прежде всего это космические аппараты. При своих компактных размерах он незаменим как прекрасный источник энергии и тепла. Несмотря на то что примерно каждые 5 месяцев его эффективность снижается вдвое, более тяжелые изотопы являются гораздо более дорогостоящими в производстве.
Кроме того, полоний совершенно незаменим в ядерной физике. Он широко применяется в изучении влияния альфа-излучения на другие вещества.
Наконец, еще одной областью применения является производство устройств для снятия статического электричества как для промышленности, так и для домашнего использования. Даже удивительно, как такой опасный элемент может стать чуть ли не кухонной утварью, будучи заключен в надежную оболочку.
Видео:Закон радиоактивного распада. Период полураспадаСкачать
Написать уравнение распада для полония
Вопрос по физике:
Запишите реакцию Альфа-распада изотопа полония 210 84Po. Какой химический элемент образуется в результате этой реакции?
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок — бесплатно!
Ответы и объяснения 2
Альфа распад — это гелий He А-4, Z-2 следует, что 210-4= 206, а 84-2=82. Значит, образуется при альфа распаде свинец Pb (плюмбум)
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
- Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
- Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
- Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
🎬 Видео
Закон радиоактивного распада. 11 класс.Скачать
КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ПОЛОНИЯ 210 НА ПЛАСТИНЕ ! Исследование урановой руды ! - РАДИОХИМИЯСкачать
Урок 468. Закон радиоактивного распадаСкачать
ЕГЭ физика А22. ПолонийСкачать
Альфа, бета, гамма распад, период полураспада. ЕГЭ по физике | Николай Ньютон. ТехноскулСкачать
Радиоактивность, альфа-распад | ФИЗХА | Олимпиадные задачи по химииСкачать
Ядерные реакции, закон радиоактивного распада. Практическая часть - решение задач. 9 класс.Скачать
Как написать уравнения реакции полимеризации?Скачать
Консультация по квантовой механике. Часть 11. "Радиоактивный распад"Скачать
