Promieniotwórczość, radioaktywność, izotopy.

1.Promieniotwórczość, radioaktywność.
2Rodzaje promieniowania.
3.Izotop.
4.Izotopy promieniotwórcze.


1.Promieniotwórczość, radioaktywność.
Zjawisko samoistnej przemiany jednych jąder atomowych w inne. Głównymi procesami odpowiedzialnymi za promieniotwórczość są: rozpad beta, rozpad alfa, wychwyt elektronu, spontaniczne rozszczepienie. Radioaktywność
Intensywność procesu promieniotwórczości opisuje się podając aktywność danej substancji (aktywność źródła promieniotwórczego). Zmiany czasowe aktywności charakteryzuje, właściwy danemu izotopowi promieniotwórczemu, czas połowicznego zaniku.
Istnienie promieniotwórczości w przyrodzie (promieniotwórczość naturalna, tło promieniowania przenikliwego) odkrył 1896 H.A. Becquerel, pierwszymi jej badaczami byli M. Curie Skłodowska i P. Curie - stwierdzili oni brak wpływu czynników fizykochemicznych (ciśnienia, temperatury, postaci chemicznej, pola elektromagnetycznego itp.) na przebieg zjawisk promieniotwórczości, tj. na opisujące je prawo rozpadu.
Pierwsze sztuczne (nie występujące w przyrodzie) substancje promieniotwórcze wytworzyli I. i F. Joliot-Curie ( promieniotwórczość sztuczna).
2.Rodzaje promieniowania.

Promieniowanie dzieli się na dwie zasadnicze grupy: jonizujące oraz niejonizujące. Do tej ostatniej możemy zaliczyć promieniowanie radiowe, mikrofalowe, podczerwone, a także światło widzialne. Promieniowanie jonizujące natomiast, powstaje w bardzo wielu procesach, min. w substancjach promieniotwórczych, gdzie jest wynikiem przemian jądrowych, a więc zmiany w układzie nukleonów w jądrze, której to zmianie towarzyszy zmiana energii układu.
Promieniowanie jonizujące podzielić możemy na promieniowanie , , , X(Roentgena), a także w niektórych przypadkach promieniowanie UV.
Promieniowanie , jest to strumień jąder atomów helu, czyli struktur składająca się z dwóch protonów oraz z dwóch neutronów. Promieniowanie to powstaje najczęściej podczas rozpadu ciężkich jąder.
Promieniowanie  jest to strumień elektronów (negatonów lub pozytonów), które to powstają podczas rozpadu  . Elektron e- emitowany jest podczas przemiany, nazywanej beta(-), polegającej na przemianie jednego z neutronów jądrowych w proton. Wówczas to w jądrze następuje przemiana neutronów w proton. W tym przypadku liczba atomowa nowo powstałego jądra jest większa o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Pozyton natomiast emitowany jest podczas przemiany nazywanej beta( +).W jądrze następuje przemiana protonu w neutron, a liczba atomowa nowo powstałego jądra jest mniejsza o jeden od liczby atomowej jądra macierzystego. Takie przeobrażenia zachodzą w sztucznych jądrach promieniotwórczych powstających w reakcjach jądrowych, oraz przez występujący w naszym środowisku, w niewielkiej ilości kosmopochodny izotop sodu 22Na.
Promieniowanie  , X oraz UV, różnią się od pozostałych. Nie są one związane z przemianami jądra, a jedynie z emitowaniem promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii. Mogą one być połączone z emisją cząstek  i .
3.Izotop.
Odmiana atomów pierwiastka chemicznego o określonej liczbie neutronów N=A-Z (gdzie: A - liczba masowa, Z - liczba atomowa równa liczbie protonów). Różne izotopy danego pierwiastka różnią się między sobą ilością neutronów N, a więc i masą A (przy stałym Z). Nazwa izotop pochodzi od greckiego "izos topos" - jednakowe miejsce (w układzie okresowym pierwiastków). Istnienie izotopów odkrył (1913) J.J. Thomson. Dany izotop pierwiastka reprezentuje zapis:

gdzie: E - symbol danego pierwiastka chemicznego, lub zapis skrócony AE, przykładowo:

W naturze większość pierwiastków chemicznych występuje jako mieszanina wielu swoich izotopów, przy czym proporcje pomiędzy nimi są z dużą dokładnością stałe. Procentowy udział danego izotopu nosi miano względnej częstości występowania izotopu lub abundancji. Wielkość ta jest charakterystyczna dla jednego źródła pochodzenia materii (nukleosynteza).
Właściwości chemiczne i fizyczne izotopów jednego pierwiastka są praktycznie identyczne (izotopowe efekty), istnieją jednak fizyczne metody umożliwiające rozdzielanie izotopów (spektrometria masowa, wielokrotna dyfuzja przez porowaty materiał itd.). Wydzielone, tzw. separowane izotopy znajdują zastosowanie w badaniach podstawowych, w produkcji wybranych izotopów promieniotwórczych o wysokiej czystości (np. radiofarmaceutyki), w uzyskiwaniu materiałów rozszczepialnych itd.
4.Izotopy promieniotwórcze.
Oprócz 272 stabilnych izotopów wszystkich pierwiastków znanych jest ok. 2000 ich izotopów promieniotwórczych (radioizotopów), o różnych czasach połowicznego zaniku i rodzajach rozpadu promieniotwórczego. Izotopy promieniotwórcze stosowane są w wielu dziedzinach badań technicznych (np.: w badaniach przepływów - śledząc z zewnątrz układu przemieszczanie się w nim płynu zawierającego domieszkę izotopu promieniotwórczego, lub w badaniach zużycia materiałów - implantując izotop w elementy konstrukcyjne np. silnika i badając zmiany aktywności tego izotopu w oleju silnikowym w czasie pracy), znajdują zastosowanie w przemyśle (izotopowe czujniki poziomu, wagi izotopowe, izotopowe czujniki przeciwpożarowe), medycynie (radiofarmaceutyki, zasilacze izotopowe), biologii (śledzenie obiegu i roli mikroelementów), geologii (radiometryczne metody geologiczne) oraz w badaniach podstawowych (metoda atomów znaczonych, badania dyfuzji, badania strukturalne itd.).
Izotopy promieniotwórcze stosuje się również (jako źródła promieniotwórcze) do modyfikacji cech przedmiotów naświetlanych: wywoływania mutacji, sterylizacji, wywoływania zmian w strukturze polimerów, zabijania tkanek nowotworowych.