Уравнение альфа распада полония 208 (6 видео)

Ядро изотопа полония 208 97Ро испускает альфа-частицу. Сколько протонов остаётся в ядре образовавшейся частицы?

Содержание

Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
Уравнение альфа распада полония 208
Ядро изотопа полония 208 84 Ро испускает альфа-частицу. Сколько протонов остаётся в ядре образовавшейся частицы?
🎦 Видео

Видео:Альфа-распадСкачать

Ваш ответ

Видео:Радиоактивность, альфа-распад | ФИЗХА | Олимпиадные задачи по химииСкачать

решение вопроса

Видео:Альфа-распадСкачать

Уравнение альфа распада полония 208

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 (T_1/2) 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 (T_1/2) справедливо соотношение

N( 238 U)/N( 210 Po) = T_1/2( 238 U)/T_1/2( 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 (T_1/2 = 2.898 г) и 209 Po (T_1/2 = 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:Виды ядерного распада(видео 18) | Квантовая физика | ФизикаСкачать

Ядро изотопа полония 208 84 Ро испускает альфа-частицу. Сколько протонов остаётся в ядре образовавшейся частицы?

Такого рода задача встречается в курсе ядерной физики и выглядит следующим образом:

Ядро изотопа полония 208 84 Ро испускает альфа-частицу. Сколько протонов остаётся в ядре образовавшейся частицы?

Вы можете посмотреть правильное решение этой задачи чуть ниже:

Нам дан изотоп полония 208 84 Po, который испускает альфа частицу. Нам нужно узнать, сколько же будет протонов в ядре частицы, которая образовалась после данной реакции. Все наши вычисления можно увидеть выше. В итоге у нас получился элемент 204 82 Pb, что является свинцом. Именно свинец получится, если изотоп полония 208 84 Po испустит одну альфа-частицу. Количество протонов у нового ядра равняется 82. Это тоже вы можете увидеть выше. Все это и будет являться правильным ответом на поставленный вопрос.