Radioaktivnost

Radioaktivnost je emitiranje \(\alpha \), \(\beta\) ili \(\gamma\) čestica pri spontanom raspadu atomske jezgre. Pri raspadu jezgre mijenja se atomski broj Z i/ili maseni broj A.

Alfa raspad

Pri alfa raspadu dolazi do emisije alfa čestica. Alfa čestica je jezgra helijevog atoma. Atomska se jezgra pri alfa raspadu pretvara u jezgru čiji su atomski i maseni broj umanjeni za pripadnu vrijednost helijeve jezgre:

Općenito alfa raspad možemo zapisati jednadžbom:

\( \ce{^A_ZX -> ^{A-4}_{Z-2}Y + ^{4}_{2}He} \)

Beta minus raspad

Beta raspadom također nastaju nove atomske jezgre. Razlikujemo dva beta raspada. Pri beta minus raspadu dolazi do emitiranja čestice negativnog naboja (elektron) i antineutrina.

Općenito beta minus raspad možemo zapisati jednadžbom:

\( \ce{^A_Z X -> ^A_{Z+1} Y + ^{0}_{-1} e + \bar{\nu}} \)

Beta plus raspad

Pri beta plus raspadu dolazi do emitiranja čestice suprotne elektronu, jednake mase, ali pozitivnog naboja koju zovemo pozitron (antielektron). Emitira se i neutrino.

Općenito beta plus raspad možemo zapisati jednadžbom:

\( \ce{^A_ZX -> ^A_{Z-1}Y + ^{0}_{+1}e + \bar{\nu}} \)

Gamma raspad

Pri gamma raspadu ne nastaju jezgre novih elemenata i ne mijenja se struktura postojećeg elementa. Gamma raspad je promjena energetskog stanja atomske jezgre pri čemu se emitira energija u obliku gama zračenja.

Gamma raspad možemo opisati jednadžbom:

\( \ce{^A_ZX^* ->^A_ZX + \gamma } \)

Zakon radioaktivnog raspada

Nestabilne atomske jezgre se raspadaju s određenim brojem raspada u nekome vremenu. Vrijeme koje je potrebno da se početni broj jezgri nekog atoma prepolovi, tj. da se raspadne pola početnog broja atoma zove se vrijeme poluraspada. To vrijeme povezujemo s konstantom poluraspada \(\lambda\).

\( T = \frac{\ln{2}}{\lambda} \)

Ako promatramo ovisnost broja atomski jezgri u vremenu, ovisnost trenutnog broja jezgri o vremenu jednaka je:

\( N = N_0 e ^{-\lambda t} = N_0 2 ^{-\frac{t}{T}} \)

Broj raspada u jedinici vremena zovemo aktivnost i definiramo ju kao:

A = \(\frac{\Delta N}{\Delta t}\)

Aktivnost nakon proteklog vremena \(t\) možemo izračunati prema izrazu:

\( A = A_0 e ^{-\lambda t} = A_0 2^{ -\frac{t}{T} } \)

Mjerna jedinica za aktivnost je Becquerel [Bq].