Радиоактивност. Период на полуразпадане
Радиоактивността е самопроизволното превръщане на нестабилни ядра в други ядра с излъчване на частици. Открита е от Анри Бекерел през 1896 г. При алфа-разпад ядрото изпуска ядро на хелий-4, при бета-минус разпад изпуска електрон, а гама-лъчението е електромагнитно. Не може да се предскаже кога ще се разпадне отделно ядро, но за голям брой ядра важи законът за радиоактивното разпадане: за всеки период на полуразпадане T остава половината от ядрата.
Какво да запомним
- Алфа-разпад: A намалява с 4, Z намалява с 2.
- Бета-минус разпад: A не се променя, Z се увеличава с 1.
- Закон: N = N0·2−t/T.
- Активността се измерва в бекерели: 1 Bq = 1 разпад в секунда.
- Алфа-лъчите се спират от лист хартия, бета от няколко милиметра алуминий, гама от дебел слой олово или бетон.
Пример
Изотоп с T = 5 дни след 15 дни (3 периода) е останал 1/2·1/2·1/2 = 1/8 от началното количество.
Проверете се: 20 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Кой учен открива радиоактивността през 1896 г.?
- Анри Бекерел
- Мария Кюри
- Ърнест Ръдърфорд
- Вилхелм Рентген
Отговор: Анри Бекерел
Бекерел открива, че урановите соли излъчват невидими лъчи.
Какво представлява алфа-частицата?
- Ядро на хелий-4
- Електрон
- Фотон
- Неутрон
Отговор: Ядро на хелий-4
Съдържа 2 протона и 2 неутрона.
Какво ядро се получава при бета-минус разпад на въглерод-14 (Z = 6)?
- Бор-14
- Азот-14
- Въглерод-13
- Кислород-14
Отговор: Азот-14 (Z = 7)
При β− разпад неутрон става протон: Z се увеличава с 1, A не се изменя.
Кое лъчение се спира от лист хартия?
- Бета
- Гама
- Нито едно
- Алфа
Отговор: Алфа
Алфа-частиците имат най-малка проникваща способност.
Торий-232 (Z = 90) претърпява един алфа-разпад и след това два бета-минус разпада. Кое ядро се получава?
- Торий-228
- Радий-228
- Радон-224
- Уран-232
Отговор: Торий-228
α: A − 4, Z − 2 (радий-228); двата β−: Z + 2, т.е. Z = 90.
Какво представлява бета-минус частицата?
- електрон
- протон
- ядро на хелий
- фотон
Отговор: електрон
При β− разпад неутрон в ядрото се превръща в протон и излита електрон.
Как се изменят масовото и зарядовото число при алфа-разпад?
- A намалява с 2, Z намалява с 4
- A не се изменя, Z се увеличава с 1
- A намалява с 4, Z не се изменя
- A намалява с 4, Z намалява с 2
Отговор: A намалява с 4, Z намалява с 2
Ядрото губи алфа-частица, тоест 2 протона и 2 неутрона.
Какво спира бета-лъчите?
- лист хартия
- алуминиева пластинка с дебелина няколко милиметра
- нищо не може да ги спре
- слой въздух от 1 mm
Отговор: алуминиева пластинка с дебелина няколко милиметра
Бета-лъчите проникват през хартия, но се спират от няколко милиметра алуминий.
Радий-226 (Z = 88) претърпява алфа-разпад. Кое ядро се получава?
- радон-224 (Z = 87)
- радон-222 (Z = 86)
- радий-222 (Z = 88)
- полоний-218 (Z = 84)
Отговор: радон-222 (Z = 86)
A = 226 − 4 = 222, Z = 88 − 2 = 86, което е радон.
Колко алфа- и бета-минус разпада превръщат 23892U в 20682Pb?
- 6 алфа и 8 бета
- 8 алфа и 10 бета
- 10 алфа и 2 бета
- 8 алфа и 6 бета
Отговор: 8 алфа и 6 бета
Алфа: (238 − 206)/4 = 8, което намалява Z с 16 до 76. За Z = 82 трябват 6 бета-минус разпада.
Какъв е законът за радиоактивното разпадане?
- N = N0·2−t/T
- N = N0 − t/T
- N = N0·t/T
- N = N0·2t/T
Отговор: N = N0·2−t/T
За всеки период на полуразпадане броят на неразпадналите се ядра намалява наполовина.
Каква част от радиоактивните ядра остава неразпаднала след два периода на полуразпадане?
- 1/4
- 1/2
- 0
- 1/8
Отговор: 1/4
(1/2)2 = 1/4.
Йод-131 има период на полуразпадане около 8 дни. Колко процента от него остават след 24 дни?
- 25%
- 33%
- 12,5%
- 6,25%
Отговор: 12,5%
24 дни са 3 периода: (1/2)3 = 1/8 = 12,5%.
В образец от дърво е останала 1/4 от първоначалния въглерод-14 (T ≈ 5730 години). На колко години е образецът?
- ≈ 2865 години
- ≈ 22 920 години
- ≈ 17 190 години
- ≈ 11 460 години
Отговор: ≈ 11 460 години
1/4 = (1/2)2, т.е. 2 периода: 2·5730 = 11 460 години.
Активността на препарат пада от 800 Bq на 100 Bq за 30 минути. Колко е периодът на полуразпадане?
- 15 min
- 7,5 min
- 10 min
- 3,75 min
Отговор: 10 min
800 → 400 → 200 → 100: три периода за 30 min.
Коя е единицата за активност в SI?
- бекерел (Bq)
- грей (Gy)
- сиверт (Sv)
- джаул (J)
Отговор: бекерел (Bq)
Активността е броят на разпадите за секунда и се измерва в бекерели.
Каква част от радиоактивните ядра се разпада за един период на полуразпадане?
- една четвърт
- всички
- половината
- три четвърти
Отговор: половината
По определение за един период се разпада половината от наличните ядра.
Колко периода на полуразпадане трябва да минат, за да остане 1/32 от ядрата?
- 32
- 16
- 6
- 5
Отговор: 5
25 = 32, значи са нужни 5 периода.
Изотоп има период на полуразпадане 2 часа. Каква част от него остава след едно денонощие?
- 1/12
- 1/4096
- 1/24
- 1/2048
Отговор: 1/4096
24 h / 2 h = 12 периода, а 212 = 4096.
Защо законът за радиоактивното разпадане е статистически?
- ядрата се разпадат по ред
- всички ядра се разпадат едновременно
- не може да се предскаже кога ще се разпадне отделно ядро
- разпадането зависи от температурата
Отговор: не може да се предскаже кога ще се разпадне отделно ядро
Законът описва поведението на голям брой ядра, а за отделното ядро е известна само вероятността.