Podstawy — mol i stechiometria
Przemiany jądrowe (α, β) i reakcje sztuczne
Promieniotwórczość — wprowadzenie
Promieniotwórczość (radioaktywność) to zdolność jąder atomowych do samorzutnego rozpadu, któremu towarzyszy emisja promieniowania.
Zjawisko odkryli Henri Becquerel (1896) i małżonkowie Curie. Jądra nietrwałe przekształcają się w jądra trwalsze.
- Promieniowanie α — strumień jąder helu ⁴₂He
- Promieniowanie β⁻ — strumień elektronów ⁰₋₁e
- Promieniowanie γ — elektromagnetyczne o dużej energii (nie zmienia nuklidu)
- Promieniowanie β⁺ — strumień pozytonów ⁰₊₁e (rzadziej spotykane na maturze)
Rozpad alfa (α)
W przemianie alfa jądro emituje cząstkę α, czyli jądro helu ⁴₂He. W wyniku tej przemiany liczba masowa maleje o 4, a liczba atomowa maleje o 2.
ᴬ_Z X → ᴬ⁻⁴_(Z-2) Y + ⁴₂He
- Przykład: rozpad uranu-238:
- ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He
- Uran (Z=92) zamienia się w tor (Z=90)
- Liczba masowa: 238 → 234 (ubywa 4)
- Promieniowanie α jest słabo przenikliwe — zatrzymuje je kartka papieru
Rozpad beta minus (β⁻)
W przemianie β⁻ jeden z neutronów jądra zamienia się w proton, z emisją elektronu ⁰₋₁e i antyneutrina. Liczba masowa pozostaje bez zmian, a liczba atomowa rośnie o 1.
ᴬ_Z X → ᴬ_(Z+1) Y + ⁰₋₁e
- Przykład: rozpad toru-234:
- ²³⁴₉₀Th → ²³⁴₉₁Pa + ⁰₋₁e
- Tor (Z=90) zamienia się w protaktyn (Z=91)
- Liczba masowa nie zmienia się: 234 = 234
- Promieniowanie β⁻ zatrzymuje blaszka aluminium
Prawo zachowania masy i ładunku w przemianach
W każdej przemianie jądrowej obowiązują dwa prawa zachowania: suma liczb masowych (A) i suma liczb atomowych (Z) po obu stronach równania jest jednakowa.
- Suma A (liczb masowych) = const: 238 = 234 + 4 ✓
- Suma Z (liczb atomowych) = const: 92 = 90 + 2 ✓
- Dla β⁻: A bez zmian, Z rośnie o 1 (elektron ma Z = -1, A = 0)
- Zasada: jeśli znasz 2 z 3 nuklidów w równaniu, możesz obliczyć trzeci
Najczęstsze błędy
„Mol jest jednostką masy”
Poprawnie: Mol opisuje liczbę obiektów; masa zależy od masy molowej substancji.
„Izotopy mają różną liczbę protonów”
Poprawnie: Różna liczba protonów oznacza inny pierwiastek; izotopy różnią się neutronami.
Zadania z odpowiedziami
1. Obliczenie masy produktu
Ile gramów H₂O powstanie ze spalenia 4 mol H₂ przy nadmiarze O₂?
- 1.Zapisz 2H₂+O₂→2H₂O.
- 2.Odczytaj stosunek molowy H₂:H₂O=1:1.
- 3.Oblicz n(H₂O)=4 mol i pomnóż przez M(H₂O)=18 g/mol.
Odpowiedź
m(H₂O)=4 mol×18 g/mol=72 g.
2. Zadanie: Promieniotwórczość — wprowadzenie
Rozwiąż zadanie lub uzasadnij właściwość związaną z częścią „Promieniotwórczość — wprowadzenie”.
- 1.Zapisz cząstki, wzór albo równanie.
- 2.Uwzględnij warunki i bilans.
- 3.Podaj wynik lub wniosek wraz z uzasadnieniem.
Odpowiedź
Promieniotwórczość (radioaktywność) to zdolność jąder atomowych do samorzutnego rozpadu, któremu towarzyszy emisja promieniowania. Zjawisko odkryli Henri Becquerel (1896) i małżonkowie Curie. Jądra nietrwałe przekształcają się w jądra trwalsze. Promieniowanie α — strumień jąder helu ⁴₂He Promieniowanie β⁻ — strumień elektronów ⁰₋₁e
Podsumowanie
- Promieniowanie α — strumień jąder helu ⁴₂He
- Promieniowanie β⁻ — strumień elektronów ⁰₋₁e
- Promieniotwórczość (radioaktywność) to zdolność jąder atomowych do samorzutnego rozpadu, któremu towarzyszy emisja promieniowania.
- Przykład: rozpad uranu-238:
- W przemianie alfa jądro emituje cząstkę α, czyli jądro helu ⁴₂He. W wyniku tej przemiany liczba masowa maleje o 4, a liczba atomowa maleje o 2.
- Przykład: rozpad toru-234:
- W przemianie β⁻ jeden z neutronów jądra zamienia się w proton, z emisją elektronu ⁰₋₁e i antyneutrina. Liczba masowa pozostaje bez zmian, a liczba atomowa rośnie o 1.
Słownik pojęć
- Mol
- Jednostka liczności materii zawierająca stałą Avogadra obiektów.
- Nuklid
- Rodzaj atomu określony liczbą protonów i neutronów.