Czy promieniotwórcze pierwiastki to wymysł współczesnego człowieka? Czy jest możliwe uniknięcie kontaktu z promieniowaniem jądrowym? Analiza poniższego materiału pomoże Ci odpowiedzieć na te pytania.
Rt47bF95F2prl
Ilustracja przedstawia żółty trójkąt o zaokrąglonych kątach, otoczony czarną obwódką. W środku znajduje się czarny symbol składający się z czarnej, centralnie położonej kropki i trzech rozchodzących się od niej promieni, węższych od strony kropki, a szerszych na końcach. Końce promieni są zaokrąglone, przy czarnej kropce wklęsłe, a na końcach wypukłe.
Międzynarodowy znak (piktogram) ostrzegający przed substancjami promieniotwórczymi
Źródło: Cary Bass, dostępny w internecie: www.ja.wikipedia.org, domena publiczna.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
wymieniać rodzaje promieniowania jądrowego i porównywać ich przenikliwość;
wskazywać w układzie okresowym pierwiastki promieniotwórcze;
omawiać najważniejsze dokonania Marii Skłodowskiej‑Curie;
wyjaśniać pochodzenie radioizotopów w środowisku.
isVoZIblPf_d5e147
1. Co to są izotopy promieniotwórcze?
Znaczna część pierwiastków chemicznych występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny izotopów. Pierwiastki mogą stanowić mieszaninę wyłącznie trwałych lub wyłącznie nietrwałych izotopów (promieniotwórczych), mogą również zawierać oba rodzaje izotopów – zarówno trwałe, jak i nietrwałe.
Za nietrwałe uważa się takie izotopy, które rozpadają się samorzutnie i przekształcają w izotopy innych pierwiastków. Mówi się o nich, że są niestabilne i nazywa izotopami promieniotwórczymiizotopy promieniotwórczeizotopami promieniotwórczymi lub radioizotopami. Pierwiastki chemiczne, które składają się tylko z izotopów promieniotwórczych (radioizotopów), nazywa się pierwiastkami promieniotwórczymipierwiastek promieniotwórczypierwiastkami promieniotwórczymi. Tylko niektóre ze znanych pierwiastków chemicznych są pierwiastkami promieniotwórczymi. Należą do nich technet () i promet () oraz pierwiastki o liczbie atomowej większej niż .
RmPXshtJcIIiw1
Grafika przedstawia schemat podziału pierwiastków chemicznych. Po lewej stronie znajduje się szary bloczek opisany Pierwiastki chemiczne występujące w przyrodzie. Od bloczka w prawą stronę odchodzą dwa rozgałęzienia do dwóch innych niebieskich bloczków. Niebieski bloczek znajdujący się na górze opisany jest pierwiastki trwałe, Z mniejsze bądź równe 83, oprócz technetu i prometu. Od bloczka odchodzą w prawo dwa rozgałęzienia do dwóch zielonych bloczków opisanych: zawierające tylko izotopy trwałe – jeden lub kilka (na przykład glin, chlor, sód) oraz zawierające izotopy trwałe oraz śladowe ilości izotopów promieniotwórczych (na przykład potas, węgiel). Niebieski bloczek znajdujący się na dole opisany jest pierwiastki nietrwałe (pierwiastki promieniotwórcze), Z większe niż 83 oraz technet i promet. Od bloczka odchodzi jedno rozgałęzienie do zielonego bloczka opisanego: zawierające wyłącznie izotopy promieniotwórcze (radioizotopy) (na przykład polon i rad).
Podział pierwiastków chemicznych, występujących w przyrodzie, ze względu na ich trwałość
Źródło: Na podstawie: K. Kaznowski, K. M. Pazdro, Chemia. Podręcznik do liceów i techników. Zakres rozszerzony, t. 1, Warszawa 2019, s. 34., licencja: CC BY-SA 3.0. Na podstawie: K. Kaznowski, K. M. Pazdro, Chemia. Podręcznik do liceów i techników. Zakres rozszerzony, t. 1, Warszawa 2019, s. 34.
Wszystkie izotopy promieniotwórcze, a konkretnie ich jądra atomowe, rozpadają się z różną, charakterystyczną dla danego izotopu promieniotwórczego szybkością. Proces ten może trwać ułamki sekund, ale zdarza się, że trwa dłużej niż lat.
1
Polecenie 1
Izotop kobaltu ulega rozpadowi , przekształcając się w izotop niklu . Izotop cezu również ulega rozpadowi , przekształcając się w izotop baru .
Przeanalizuj poniższą animację i ustal, który z izotopów – kobalt- czy cez- – jest izotopem o większej trwałości.
RoY9oZfKgOIEd
Na filmie ukazano porównanie stopnia rozpadu wybranych izotopów promieniotwórczych.
Na filmie ukazano porównanie stopnia rozpadu wybranych izotopów promieniotwórczych.
Film pt. Porównanie stopnia rozpadu wybranych izotopów promieniotwórczych
Film pt. Porównanie stopnia rozpadu wybranych izotopów promieniotwórczych
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
Na filmie ukazano porównanie stopnia rozpadu wybranych izotopów promieniotwórczych.
R1T4ae1rcFcmj
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Zmiana koloru kulek, reprezentujących atomy poszczególnych izotopów, na szary, oznacza, że jądra tych atomów uległy odpowiedniemu rozpadowi promieniotwórczemu. Który z analizowanych izotopów „rozpada się” szybciej? W której z próbek po latach zostanie więcej atomów analizowanego radionuklidu?
Czy udało Ci się prawidłowo wskazać izotop o większej trwałości?
Izotopem o większej trwałości jest cez-.
W wyniku rozpadu jąder atomowych izotopów promieniotwórczych powstają zawsze jądra atomów innego pierwiastka. Jeśli nadal są niestabilne (nietrwałe), ulegają kolejnym przemianom promieniotwórczym. Pierwiastki promieniotwórcze często muszą przejść kilka, a nawet kilkanaście przemian jądrowych, zanim ulegną przeobrażeniu w trwałe izotopy innych pierwiastków. Czas trwania poszczególnych przemian zależy od rozpadającego się na danym etapie radioizotopu.
Ciekawostka
Do opisywania szybkości przemian (rozpadów) promieniotwórczych, a zarazem trwałości jąder atomowych izotopów promieniotwórczych, często stosuje się tzw. czas połowicznego zanikuczas połowicznej przemianyczas połowicznego zaniku (nazywany często okresem półtrwania lub czasem połowicznego rozpadu). Czas połowicznego zaniku jest czasem, w którym połowa początkowej liczby jąder atomowych danego radionuklidu ulega rozpadowi.
Zwróć uwagę, że ze znajdującej się w poleceniu 1 animacji wynika, że połowa jąder atomowych izotopu kobaltu- pozostanie w próbce po około pięciu latach. Z kolei połowa jąder atomowych izotopu cezu- pozostanie w próbce tego radionuklidu po mniej więcej latach. Czasy połowicznego zaniku analizowanych izotopów wynoszą bowiem kolejno: dla kobaltu- około lat, a dla cezu- około lat.
Nazwa izotopu
Czas połowicznego zaniku (okres półtrwania)
radon-
polon-
jod-
dni
stront-
lat
uran-
lat
Indeks dolny Czasy połowicznego zaniku wybranych izotopów promieniotwórczych Indeks dolny koniecCzasy połowicznego zaniku wybranych izotopów promieniotwórczych Indeks dolny Źródło: K. Kaznowski, K. M. Pazdro, Chemia. Podręcznik do liceów i techników. Zakres rozszerzony, t. 1, Warszawa 2019, s. 43. Indeks dolny koniecŹródło: K. Kaznowski, K. M. Pazdro, Chemia. Podręcznik do liceów i techników. Zakres rozszerzony, t. 1, Warszawa 2019, s. 43.
Możesz spotkać się z pewnymi wątpliwościami dotyczącymi tego, czy bizmut () faktycznie jest pierwiastkiem o trwałym jądrze atomowym. Okazuje się bowiem, że w rzeczywistości nie ma izotopów trwałych (stabilnych). Jednak czas połowicznego zaniku jednego z jego izotopów – bizmutu- () – jest ponad miliard razy większy niż wiek całego wszechświata i wynosi ok. lat. Z racji na bardzo długi okres półtrwania, bizmut- często klasyfikuje się jako izotop trwały, tak jak to uczyniono w tym materiale.
Polecenie 2
RFTvsXvEfhgWx
Korzystając z tabeli zamieszczonej w powyższej ciekawostce, uporządkuj zawarte w niej radionuklidy wraz ze wzrastającą trwałością. Na górze umieść symbol izotopu promieniotwórczego o największej trwałości. Elementy do uszeregowania: 1. , 2. , 3. , 4. , 5.
Korzystając z tabeli zamieszczonej w powyższej ciekawostce, uporządkuj zawarte w niej radionuklidy wraz ze wzrastającą trwałością. Na górze umieść symbol izotopu promieniotwórczego o największej trwałości. Elementy do uszeregowania: 1. , 2. , 3. , 4. , 5.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Dla zainteresowanych
1
Polecenie 3
W próbce promieniotwórczego izotopu cezu () znajdowało się początkowo atomów tego radionuklidu. Czas połowicznego rozpadu tego izotopu wynosi lat.
RTGzZSBtljZvq
Tabela zawierająca informacje dotyczące czasu połowicznego rozpadu promieniotwórczego izotopu cezu.
Tabela zawierająca informacje dotyczące czasu połowicznego rozpadu promieniotwórczego izotopu cezu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1CDOs0YiuDSw
Wykres narysuj w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rysując wykres, pamiętaj o odpowiednim dobraniu skali i podpisaniu osi. Wykres możesz narysować przy pomocy dostępnego programu komputerowego.
Czy narysowany przez Ciebie wykres jest podobny do zamieszczonego poniżej?
RLIqqFA9sufQV
Wykres liniowy. Lista elementów: 1. zestaw danych:Czas, lat: 0-: 5000; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce2. zestaw danych:Czas, lat: 5.27-: 2500; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce3. zestaw danych:Czas, lat: 10.54-: 1250; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce4. zestaw danych:Czas, lat: 15.81-: 625; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce5. zestaw danych:Czas, lat: 21.08-: 312; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce6. zestaw danych:Czas, lat: 26.35-: 156; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce7. zestaw danych:Czas, lat: 31.62-: 78; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce8. zestaw danych:Czas, lat: 36.89-: 39; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce
Wykres liniowy. Lista elementów: 1. zestaw danych:Czas, lat: 0-: 5000; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce2. zestaw danych:Czas, lat: 5.27-: 2500; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce3. zestaw danych:Czas, lat: 10.54-: 1250; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce4. zestaw danych:Czas, lat: 15.81-: 625; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce5. zestaw danych:Czas, lat: 21.08-: 312; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce6. zestaw danych:Czas, lat: 26.35-: 156; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce7. zestaw danych:Czas, lat: 31.62-: 78; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce8. zestaw danych:Czas, lat: 36.89-: 39; Podpis osi wartości: Liczba atomów cezu-137 w próbce
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 3
W próbce promieniotwórczego izotopu cezu () znajdowało się początkowo atomów tego radionuklidu. Czas połowicznego rozpadu tego izotopu wynosi lat.
RWeJByk2Rc2LG
Tabela zawierająca informacje dotyczące czasu połowicznego rozpadu promieniotwórczego izotopu cezu.
Tabela zawierająca informacje dotyczące czasu połowicznego rozpadu promieniotwórczego izotopu cezu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
isVoZIblPf_d5e191
2. Co to jest promieniowanie jądrowe?
Procesowi rozpadu jąder atomowych zawsze towarzyszy promieniowanie, które określa się mianem promieniowania jądrowego lub, bardziej ogólnie, jonizującego.
Gdy prowadzono badania nad promieniowaniem wysyłanym przez rozpadające się jądra atomowe, brakowało odpowiedniej aparatury i wiedzy, umożliwiającej naukowcom dokładną identyfikację jego składników. Stwierdzono wtedy, że izotopy promieniotwórcze mogą emitować trzy rodzaje promieniowania, które nazwano promieniowaniem (czyt. alfa), (czyt. beta minus) i (czyt. gamma). Dalsze badania wykazały, że cząstkami są jądra atomu helu, zawierające po dwa protony i dwa neutrony, natomiast promieniowanie to strumień elektronów. Promieniowanie to natomiast fala elektromagnetyczna, która rozchodzi się z prędkością światła.
RZkbaY9fTlRsU
Ilustracja przedstawia tabelę opisującą trzy rodzaje promieniowania jądrowego. Składa się ona z trzech wierszy. Licząc od góry są to: rodzaj promieniowania, uproszczony model rozpadu promieniotwórczego jądra atomowego oraz rodzaj promieniowania lub cząstek emitowanych przez jądro atomowe. Pierwszy rodzaj to promieniowanie cząstek alfa, które mają postać jąder atomów helu‑4. Promieniowanie zobrazowano jako jądro składające się z czerwonych i białych kulek symbolizujących protony i neutrony. Od jądra odchodzą promienie wśród których znajduje się jądro składające się z dwóch białych i dwóch czerwonych kulek, przy którym znajduje się grecka litera alfa. Drugi rodzaj promieniowania, beta minus, to pojedyncze elektrony. Model rozpadu prezentuje jądro składające się czerwonych i białych kulek, od którego odchodzą promienie, wśród których znajduje się różowa kulka opisana gracką literą beta z minusem znajdującym się w indeksie górnym. Trzeci typ, czyli promieniowanie gamma, to promieniowanie elektromagnetyczne. Uproszczony model rozpadu przedstawia jądro atomowe, składające się z czerwonych i białych kulek, od którego odchodzi sinusoidalna krzywa opisana grecką literą gamma.
Uproszczone modele rozpadów promieniotwórczych. W modelach pominięto zmianę liczby elektronów w chmurach elektronowych radionuklidów
Źródło: Dariusz Adryan, Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
Jądra atomowe jednych izotopów promieniotwórczych podczas rozpadu wydzielają cząstki , innych – cząstki . Często emisji tych cząstek towarzyszy także promieniowanie . Nieodłącznym elementem rozpadu, niezależnie od rodzaju emitowanego promieniowania, jest wydzielenie się dużej ilości energii.
Dla zainteresowanych
Czy nie zastanowiło Cię, jak to możliwe, że z jądra atomowego, podczas rozpadu , emitowane są elektrony? Przecież jądro atomowe nie zawiera ich w swojej strukturze. Elektrony mogą powstawać w jądrach atomowych niektórych pierwiastków promieniotwórczych, na skutek odpowiedniej przemiany neutronu. Tę przemianę możemy opisać równaniem:
Istotne jest to, że promieniowania jądrowego, niezależnie od jego rodzaju, nie widać. W związku z tym, bez stosownej informacji, nie jesteśmy w stanie stwierdzić, czy jesteśmy w danym momencie poddawani działaniu promieniowania jądrowego.
Każdy rodzaj promieniowania wytwarzany przez substancje radioaktywne ma jednak inny zasięg i przenikliwość przez materiały.
Polecenie 4
Przeanalizuj poniższą animację, a następnie uzupełnij zamieszczony pod nią tekst.
R1HSHaQj1pcA2
Prezentacja wideo ilustruje przenikalność promieniowania cząstek alfa, beta i gamma.
Prezentacja wideo ilustruje przenikalność promieniowania cząstek alfa, beta i gamma.
Film pt. Przenikalność promieniowania
Źródło: Marcin Sadomski, Tomorrow Sp z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Marcin Sadomski, Tomorrow Sp z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Prezentacja wideo ilustruje przenikalność promieniowania cząstek alfa, beta i gamma.
Rqge1RPKMm2bV
Promieniowanie α/β-/γ jest promieniowaniem o największej przenikliwości. Z kolei promieniowanie α/β-/γ ma najmniejszą przenikliwość.
Promieniowanie α/β-/γ jest promieniowaniem o największej przenikliwości. Z kolei promieniowanie α/β-/γ ma najmniejszą przenikliwość.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Promieniowanie ma najmniejszy zasięg i może nas przed nim ochronić papier. Do zatrzymania cząstek jest potrzebna nieco grubsza warstwa innego materiału, np. cienka blacha z ołowiu lub aluminium. Promieniowanie jest najbardziej przenikliwe – do ochrony przed nim są potrzebne kilkucentymetrowej grubości osłony z ołowiu.
Dla zainteresowanych
Przemiany jądrowe, a ściślej rozpady promieniotwórcze oraz , możemy opisywać za pomocą odpowiednich równań.
Zapisując równania przemian jądrowych (a często również omawiając przemiany jądrowe), nie uwzględnia się zmian liczby elektronów w chmurze elektronowej izotopu promieniotwórczego, który ulega odpowiedniej przemianie promieniotwórczej. Pamiętaj jednak, że zmianie liczby protonów w jądrze atomowym nietrwałego izotopu towarzyszy również zmiana liczby elektronów poruszających się wokół tego jądra.
W równaniach przemian jądrowych, jądra atomów i emitowane cząstki zapisujemy za pomocą symboli chemicznych. Przy wspomnianych symbolach, w lewym dolnym rogu zapisujemy ładunek elektryczny rozpatrywanej drobiny, a w lewym górnym rogu liczbę nukleonów. Ładunek elektryczny jądra atomowego równy jest zawartej w nim liczbie protonów (a więc liczbie atomowej), a liczba nukleonów równa jest liczbie masowej.
Na poniższej grafice zaprezentowano sposób symbolicznego opisu wybranych drobin uczestniczących w przemianach jądrowych.
R197sLsb9Kmav
Grafika przedstawia symboliczny zapis wybranych drobin uczestniczących w przemianach jądrowych. Po lewej stronie znajduje się wielka litera U, po jej lewej stronie w indeksie górnym znajduje się zielona liczba 238, a w indeksie dolnym fioletowa liczba 92. Pod spodem widnieje podpis: jądro atomu uranu‑238. Po prawej stronie od litery U znajduje się napis He z zieloną liczbą 4 w indeksie górnym i fioletową liczbą 2 w indeksie dolnym, znajdującymi się po lewej stronie. Obok znajduje się grecka litera alfa z takimi samymi liczbami znajdującymi się obok, jak w przypadku He. Pod jednym i drugim zapisem znajduje się poziomo ułożony nawias klamrowy, a pod nim podpis: cząsteczka alfa, czyli jądro atomu helu‑4. Po prawej stronie od symboli grecka litera beta, po jej lewej stronie w indeksie górnym znajduje się zielona cyfra 0, a w indeksie dolnym fioletowa –1. W indeksie górnym, po prawej stronie, znajduje się czarny znak minus. Pod spodem znajduje się podpis: cząsteczka beta minus, czyli elektron. Po prawej stronie grafiki znajduje się symbol Co, po jego lewej stronie w indeksie górnym zielona liczba 60, a w indeksie dolnym fioletowa liczba 27. Pod spodem znajduje się podpis: jądro atomu kobaltu‑60.
Symboliczny zapis wybranych drobin uczestniczących w przemianach jądrowych. Na zielono zaznaczono liczbę nukleonów w każdej z drobin, a na fioletowo jej ładunek
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Zapisując równania przemian jądrowych, musimy stosować również dwie zasady – zasadę zachowania liczby nukleonów oraz zasadę zachowania ładunku elektrycznego. W uproszczeniu – suma liczby nukleonów, zapisanych po lewej stronie równania analizowanej przemiany, musi być równa sumie liczby nukleonów, zapisanych po prawej stronie tego równania. Podobnie postępujemy z ładunkiem elektrycznym.
Przeanalizuj poniższe przykłady. Aby przejść do określonego przykładu, rozwiń odpowiedni pasek.
RZjwvo5h0KTdQ
Równanie rozpadu α jądra radonu-222. Aby poprawnie zapisać równanie opisanej przemiany jądrowej musimy ustalić jakie jądro (jakiego pierwiastka chemicznego) powstanie w wyniku emisji cząstki α z jądra radonu-222. Odczytana z układu okresowego liczba atomowa radonu (a więc ładunek jego jądra atomowego) wynosi 86. Możemy zatem zapisać:
gdzie X - symbol pierwiastka chemicznego, w który przekształca się radon-222, A - liczba nukleonów w powstałym w wyniku przemiany jądrze atomowym, Z - ładunek powstałego jądra atomowego.
Zgodnie z zasadą zachowania liczby nukleonów możemy zapisać zależność:
222 = A + 4
Z kolei zgodnie z zasadą zachowania ładunku elektrycznego zapiszemy:
86 = Z + 2
Po odpowiednich przekształceniach wyliczymy, że A = 218, a Z = 84. Znając ładunek elektryczny powstałego w wyniku przemiany jądra atomowego, poznaliśmy zarazem liczbę atomową otrzymanego pierwiastka. Dzięki temu możemy pierwiastek ten odszukać w układzie okresowym.
Pierwiastkiem o liczbie atomowej równej 84 jest polon.
Równanie analizowanej przemiany jądrowej ma zatem postać:
, Równanie rozpadu β- jądra ołowiu-214. vvmbn
Równanie rozpadu α jądra radonu-222. Aby poprawnie zapisać równanie opisanej przemiany jądrowej musimy ustalić jakie jądro (jakiego pierwiastka chemicznego) powstanie w wyniku emisji cząstki α z jądra radonu-222. Odczytana z układu okresowego liczba atomowa radonu (a więc ładunek jego jądra atomowego) wynosi 86. Możemy zatem zapisać:
gdzie X - symbol pierwiastka chemicznego, w który przekształca się radon-222, A - liczba nukleonów w powstałym w wyniku przemiany jądrze atomowym, Z - ładunek powstałego jądra atomowego.
Zgodnie z zasadą zachowania liczby nukleonów możemy zapisać zależność:
222 = A + 4
Z kolei zgodnie z zasadą zachowania ładunku elektrycznego zapiszemy:
86 = Z + 2
Po odpowiednich przekształceniach wyliczymy, że A = 218, a Z = 84. Znając ładunek elektryczny powstałego w wyniku przemiany jądra atomowego, poznaliśmy zarazem liczbę atomową otrzymanego pierwiastka. Dzięki temu możemy pierwiastek ten odszukać w układzie okresowym.
Pierwiastkiem o liczbie atomowej równej 84 jest polon.
Równanie analizowanej przemiany jądrowej ma zatem postać:
, Równanie rozpadu β- jądra ołowiu-214. vvmbn
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
isVoZIblPf_d5e240
3. Jak odkrywano promieniotwórczośćpromieniotwórczośćpromieniotwórczość?
Odkrycie promieni X (promieni Roentgena) przez Wilhelma Roentgena (czyt. wilhelma rentgena) w zapoczątkowało serię badań, które (początkowo przypadkowo) doprowadziły do uzyskania pierwiastków promieniotwórczych.
Rok po ogłoszeniu przez Roentgena swojego odkrycia, Henri Becquerel (czyt. ąri bekrel) podał do wiadomości informację o istnieniu promieniowania wysyłanego przez uran, które miało podobną przenikliwość do promieniowania X. Niedługo po tym wydarzeniu Polka Maria Skłodowska-CurieMaria Salomea Skłodowska‑CurieMaria Skłodowska-Curie (czyt. kjuri), w ramach swojej pracy doktorskiej, rozpoczęła badania nad promieniotwórczością uranu. Wraz z mężem, Piotrem Curie, który dołączył do tych prac, odkryła dwa nowe pierwiastki i nazywała je polon oraz rad. Prace badaczy zostały uhonorowane najwyższym wyróżnieniem w świecie nauki – w małżonkowie wraz z Henri Becquerelem otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za badania nad promieniotwórczością. Po śmierci męża w , Maria kontynuowała działalność naukową i została pierwszą kobietą profesorem na paryskiej Sorbonie. W Szwedzka Akademia Nauk przyznała jej po raz drugi, tym razem samodzielnie, Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za odkrycie pierwiastków: radu i polonu, a także za prace nad radem i jego związkami chemicznymi.
Polecenie 5
Obejrzyj poniższy materiał filmowy, a następnie wykonaj zadanie umieszczone pod nim.
R1esAZmATlo6W
Film poświęcony życiu i pracy naukowej Marii Skłodowskiej‑Curie.
Film poświęcony życiu i pracy naukowej Marii Skłodowskiej‑Curie.
Film pt. Maria Skłodowska‑Curie
Źródło: (www.commons.wikimedia.org, "Wide World Photos" i "Underwood and underwood", domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, CC BY-SA 2.0), (www.commons.wikimedia.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, Dannybalanta, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, Generalstabens Litografiska Anstalt Stockholm, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, Nobel Fundation, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0)), (www.pinterest.com, Ryan Davenport, domena publiczna), Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Źródło: (www.commons.wikimedia.org, "Wide World Photos" i "Underwood and underwood", domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, CC BY-SA 2.0), (www.commons.wikimedia.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, Dannybalanta, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, Generalstabens Litografiska Anstalt Stockholm, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, Nobel Fundation, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, domena publiczna), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0), (www.commons.wikimedia.org, www.wellcomeimagines.org, CC BY-SA 4.0)), (www.pinterest.com, Ryan Davenport, domena publiczna), Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Film poświęcony życiu i pracy naukowej Marii Skłodowskiej‑Curie.
R1Cao1DArUed8
1857 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1891 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1893 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1894 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1895 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1897 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1903 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1911 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1934 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny
1857 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1891 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1893 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1894 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1895 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1897 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1903 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1911 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny 1934 Możliwe odpowiedzi: 1. śmierć, 2. uzyskanie licencjatu z matematyki, 3. uzyskanie licencjatu z fizyki, 4. ślub z Piotrem Curie, 5. Nagroda Nobla za badania nad promieniotwórczością, 6. Nagroda Nobla za odkrycie polonu i radu oraz badania nad promieniotwórczością, 7. rozpoczęcie pracy doktorskiej, 8. rozpoczęcie nauki na Sorbonie, 9. Narodziny
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RqZ1p2MgvGkVL
Uporządkuj poszczególne wydarzenia z życia Marii Curie-Skłodowskiej, na górze powinno znaleźć się wydarzenie najwcześniejsze. Elementy do uszeregowania:
Uporządkuj poszczególne wydarzenia z życia Marii Curie-Skłodowskiej, na górze powinno znaleźć się wydarzenie najwcześniejsze. Elementy do uszeregowania:
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka
Po odkryciu radu, zaczęto go używać w lecznictwie. Najważniejszym jego zastosowaniem było niszczenie nowotworów. Idea tej terapii, nazywanej w owym czasie „curieterapią”, jest wykorzystywana nadal w radioterapii. Stała się w bardzo krótkim czasie łatwo dostępna nie tylko we Francji, ale także w wielu innych krajach. To upowszechnienie nastąpiło tylko dlatego, że małżeństwo Curie zrezygnowało z praw do patentu oraz związanych z tym zysków i udostępniło światu szczegóły procesu wytwarzania radu.
RZsSIYhIDmzCE
Czarno‑białe zdjęcia przedstawiające dawne pielęgniarki i lekarzy używających radu do leczenia guzów i zmian na ówczesnych sprzętach do radioterapii. Na fotografii po lewej stronie widzimy pacjenta znajdującego się w pozycji leżącej pod aparatem do naświetlań, obok niego stoi pielęgniarka oraz lekarka regulująca pokrętłem przyrząd. Zdjęcie po prawej stronie przedstawia siedzącego chłopca, pielęgniarki unieruchamiające jego głowę oraz lekarza wprowadzającego próbkę radioizotopu do nosa chłopca.
Terapia radiologiczna
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Ministry of Information Photo Division Photographer (http://commons.wikimedia.org), Unknown or not provided/U.S. National Archives and Records Administration (http://commons.wikimedia.org), Ikiwaner (http://commons.wikimedia.org), UNVIE U.S. Mission to International Organizations in Vienna (https://www.flickr.com), licencja: CC BY-SA 3.0.
isVoZIblPf_d5e283
4. Czy pierwiastki promieniotwórcze są w naszym otoczeniu?
W przyrodzie występuje wiele różnego rodzaju radioizotopów, które są stałymi składnikami wody, powietrza i gleby. Są one źródłem promieniowania zwanego promieniotwórczością naturalną.
W skorupie ziemskiej istnieje wiele izotopów promieniotwórczych. Część z nich występuje w niej od początku istnienia Ziemi. Należą do nich chociażby rubid- czy potas-. Inne zaś powstały na skutek rozpadu niektórych izotopów promieniotwórczych, które muszą przejść kilka przemian jądrowych, zanim powstaną z nich trwałe izotopy. Przedstawicielami tego rodzaju substancji są tor i uran. Z ich rozpadu powstają kolejne radioizotopy, m.in. rad, polon czy radon.
Radioizotopy, które znajdują się w skałach, przemieszczają się do gleby, po czym są przyswajane przez rośliny, skąd następnie trafiają do innych organizmów żywych. Każdy składnik przyrody ożywionej i nieożywionej zawiera izotopy promieniotwórcze. W związku z tym również w Twoim organizmie znajduje się pewna ilość radionuklidów.
Zawartość niektórych radioizotopów w organizmie człowieka o masie ciała
Radioizotop
Liczba atomów
W przyrodzie występują także izotopy promieniotwórcze, które powstają w atmosferze ziemskiej w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego (neutronów) na składniki atmosfery ziemskiej. Należą do nich tryt oraz węgiel-.
Z uwagi na obecność radioizotopów w skorupie ziemskiej, wszelkie przedmioty wykonane z naturalnych materiałów czy wydobyte z wnętrza Ziemi także zawierają radioizotopy. Z tego samego względu promieniotwórcze są przykopalniane hałdy, dymy z elektrowni węglowych, a nawet dym z ogniska czy wody mineralne.
Do środowiska naturalnego dostały się także sztuczne radioizotopy, które są emiterami promieniowania alfa, beta i gamma. Ich źródło stanowią wybuchy jądrowe przeprowadzane w atmosferze (szczególnie w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku), awaria elektrowni jądrowej w Czarnobylu w r. oraz awaria elektrowni jądrowej Fukushima w Japonii w r. Większość radioizotopów rozpadła się w krótkim czasie po zaistnieniu zdarzenia. Jednak niektóre, takie jak cez-, stront-, pluton- czy pluton-, w dalszym ciągu są obecne w środowisku.
Innym źródłem radioaktywności pochodzenia sztucznego w przyrodzie jest promieniowanie generowane przez różnego rodzaju urządzenia stosowane w diagnostyce medycznej, przemyśle oraz badaniach naukowych.
Polecenie 6
Przeanalizuj informacje zawarte w poniższej animacji interaktywnej. Aby przejść dalej, kliknij na podświetlone w animacji elementy. Następnie uzupełnij znajdujący się pod animacją tekst. Skorzystaj z układu okresowego pierwiastków chemicznych.
R1Rq53wsF1OuU
Prezentacja interaktywna opisująca zagadnienie promieniotwórczości występującej na Ziemi. Ma ona postać serii ilustracji z elementami, których kliknięcie powoduje pojawienia się dodatkowych danych oraz przycisku Dalej umożliwiającego przejście do kolejnej planszy. Pierwsza plansza opisuje promieniowanie kosmiczne i przedstawia sylwetkę człowieka stojącego na łące pod gołym niebem. Promieniowanie kosmiczne sprawia, że w skład atmosfery wchodzą izotopy węgiel‑14 oraz tryt. Kolejna plansza to zawartość radioizotopów w organizmie człowieka. W jej skład wchodzi tabela ilustrująca zawartość izotopów trytu, węgla‑14, potasu‑40, radu‑226 oraz uranu‑238 w ciele człowieka o masie 70 kg. Ilości te dla danego pierwiastka są w przybliżeniu stałe. Kolejna plansza, powstała z obniżenia się kamery tak, że człowiek na łące pokazywany jest wraz z wycinkiem gleby na której stoi, to promieniotwórczość naturalna związana z izotopami występującymi w przyrodzie od początku istnienia Ziemi. Kolejna plansza, to promieniotwórczość w łańcuchu pokarmowym, ilustrowana obrazkiem krowy oraz strzałką prowadzącą od niej do sylwetki człowieka, zawierającej produkty mleczne: masło, ser i mleko. Ten rodzaj promieniotwórczości związany jest z przenoszeniem się radioizotopów z gleby przez rośliny do organizmów żywych. Ważnym wnioskiem z tej części demonstracji jest to, że każdy składnik przyrody ożywionej i nieożywionej zawiera izotopy promieniotwórcze. Kolejna plansza dotyczy obecności w naszym życiu radonu – jedynego gazowego pierwiastka promieniotwórczego, powstającego w wyniku szeregu przemian z uranu i toru. Wydobywa się on ze skał poprzez szczeliny, z wodą wodociągową i gazem ziemnym, przejawiając tendencję do zalegania w domach. Ostatnią z prezentowanych plansz jest omówienie technologii atomowych ze szczególnym uwzględnieniem prób eksplozji nuklearnych oraz awarii w elektrowniach jądrowych, takich jak wybuch w Czarnobylu 1986 roku oraz wyciek w Fukushimie w 2011 roku. Wspomniane są też urządzenia promieniotwórcze stosowane w diagnostyce medycznej, przemyśle i badaniach naukowych.
Prezentacja interaktywna opisująca zagadnienie promieniotwórczości występującej na Ziemi. Ma ona postać serii ilustracji z elementami, których kliknięcie powoduje pojawienia się dodatkowych danych oraz przycisku Dalej umożliwiającego przejście do kolejnej planszy. Pierwsza plansza opisuje promieniowanie kosmiczne i przedstawia sylwetkę człowieka stojącego na łące pod gołym niebem. Promieniowanie kosmiczne sprawia, że w skład atmosfery wchodzą izotopy węgiel‑14 oraz tryt. Kolejna plansza to zawartość radioizotopów w organizmie człowieka. W jej skład wchodzi tabela ilustrująca zawartość izotopów trytu, węgla‑14, potasu‑40, radu‑226 oraz uranu‑238 w ciele człowieka o masie 70 kg. Ilości te dla danego pierwiastka są w przybliżeniu stałe. Kolejna plansza, powstała z obniżenia się kamery tak, że człowiek na łące pokazywany jest wraz z wycinkiem gleby na której stoi, to promieniotwórczość naturalna związana z izotopami występującymi w przyrodzie od początku istnienia Ziemi. Kolejna plansza, to promieniotwórczość w łańcuchu pokarmowym, ilustrowana obrazkiem krowy oraz strzałką prowadzącą od niej do sylwetki człowieka, zawierającej produkty mleczne: masło, ser i mleko. Ten rodzaj promieniotwórczości związany jest z przenoszeniem się radioizotopów z gleby przez rośliny do organizmów żywych. Ważnym wnioskiem z tej części demonstracji jest to, że każdy składnik przyrody ożywionej i nieożywionej zawiera izotopy promieniotwórcze. Kolejna plansza dotyczy obecności w naszym życiu radonu – jedynego gazowego pierwiastka promieniotwórczego, powstającego w wyniku szeregu przemian z uranu i toru. Wydobywa się on ze skał poprzez szczeliny, z wodą wodociągową i gazem ziemnym, przejawiając tendencję do zalegania w domach. Ostatnią z prezentowanych plansz jest omówienie technologii atomowych ze szczególnym uwzględnieniem prób eksplozji nuklearnych oraz awarii w elektrowniach jądrowych, takich jak wybuch w Czarnobylu 1986 roku oraz wyciek w Fukushimie w 2011 roku. Wspomniane są też urządzenia promieniotwórcze stosowane w diagnostyce medycznej, przemyśle i badaniach naukowych.
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RQRNXlzVqy6kQ
Jedynym gazowym pierwiastkiem promieniotwórczym, który powstaje w wyniku odpowiednich przemian promieniotwórczych z toru i uranu jest rad/radon/gaz ziemny. Pierwiastek ten położony jest w 6/11/18 grupie oraz w 6/7/18 okresie układu okresowego.
Jedynym gazowym pierwiastkiem promieniotwórczym, który powstaje w wyniku odpowiednich przemian promieniotwórczych z toru i uranu jest rad/radon/gaz ziemny. Pierwiastek ten położony jest w 6/11/18 grupie oraz w 6/7/18 okresie układu okresowego.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
isVoZIblPf_d5e336
5. Czy można zmierzyć promieniowanie jądrowe?
Wielkość pochłoniętej przez materię dawki promieniowania, z uwzględnieniem jej wpływu na organizmy żywe, opisuje się za pomocą jednostki nazywanej siwertemsiwert [Sv]siwertem (Sv).
R1YwWPdrVdJX9
Ilustracja przedstawia pierścieniowy wykres kołowy ilustrujący udział różnych źródeł promieniowania w średniej rocznej dawce otrzymanej przez mieszkańca Polski w <math aria‑label="dwa tysiące jedenastym">2011 roku. Głównym źródłem jest obecność w atmosferze gazowego radonu <math aria‑label="dwieście dwadzieścia dwa">222, którego udział w wykresie to 36,4 %, czyli <math aria‑label="jeden i dwieście jeden tysięcznych">1,201 milisiwertów rocznie. Drugie miejsce zajmuje diagnostyka medyczna z wynikiem 25,8 %, czyli <math aria‑label="osiemset pięćdziesiąt tysięcznych">0,850 milisiwertów, trzecie i czwarte to kolejno promieniowanie gamma 14 % (<math aria‑label="czterysta sześćdziesiąt dwie tysięczne">0,462 milisiwertów) i promieniowanie kosmiczne 11,8 % (<math aria‑label="trzysta dziewięćdziesiąt tysięcznych">0,390 milisiwertów). Znacznie mniejszy udział ma promieniowanie wewnętrzne 8,5 % (<math aria‑label="dwieście osiemdziesiąt jeden tysięcznych ">0,281 milisiwertów) oraz toron 3,1 % (<math aria‑label="dto jeden tysięcznych">0,101 milisiwertów). Rozmaite awarie oraz inne źródła zajmują po 0,2 % (<math aria‑label="sześć tysięcznych">0,006 milisiwertów).
Źródła promieniowania pochłanianego przez człowieka. Toron jest to historyczna nazwa radonu‑220
Źródło: GroMar Sp. z o.o. opracowano na podstawie: Salamon J., Wpływ promieniowania naturalnego na zdrowie człowieka, Metody i Technologie Jądrowe w Środowisku, Przemyśle i Medycynie, Warszawa 2014, licencja: CC BY-SA 3.0.
Promieniowanie, które wywodzi się z radioizotopów pochodzenia naturalnego, często określa się mianem tła. Naturalne tło promieniowania ma zwykle zmienne wartości w różnych miejscach na świecie. Zależy ono przede wszystkim od lokalnej budowy geologicznej gruntu i średniego stężenia gazu szlachetnego – promieniotwórczego radonu- – w atmosferze.
W Polsce średnia dawka roczna promieniowania emitowanego przez wszystkie naturalne źródła wynosi ok. (źródło danych: Promieniowanie jonizujące, www.gov.pl).
W Szwecji jest dwukrotnie większa niż w Polsce, a w Finlandii – ponad razy większa. Ekstremalne wartości tła naturalnego w miejscach zamieszkałych przez ludzi są ponad dwieście razy większe od wartości tła naturalnego w Polsce. Nigdzie jednak nie zaobserwowano zmian chorobowych wśród bytujących tam ludzi, w porównaniu z mieszkańcami innych regionów.
Rozkład dawki promieniowania w Polsce na poszczególne składowe
Rodzaj dawki
Wielkość dawki
Dawka otrzymana przy przechodzeniu przez bramkę na lotnisku
Średnia roczna dawka dla mieszkania w pobliżu elektrowni jądrowej
Dawka otrzymana w trakcie lotu Los Angeles – Nowy Jork
Dawka otrzymana przy prześwietleniu klatki piersiowej
Średnia skumulowana dawka życiowa dla całego ciała, jaką otrzymał statystyczny Polak po awarii w Czarnobylu
Dawka otrzymana przy badaniu mammograficznym
Dawka otrzymana przy tomografii komputerowej całego ciała
Średnia roczna dawka w przestrzeni kosmicznej
Indeks górny Źródło: Promieniowanie jonizujące w życiu codziennym, www.gov.pl. Indeks górny koniecŹródło: Promieniowanie jonizujące w życiu codziennym, www.gov.pl.
Szkodliwość promieniowania zależy od jego rodzaju, natężenia (mocy) i czasu działania.
Organizmy żywe różnią się pod względem odporności na promieniowanie. Jednorazowa dawka śmiertelna dla człowieka (pochłonięta w ciągu kilku lub kilkuset sekund) ponad tysiąckrotnie przekracza średnią roczną dawkę tła i wynosi ok. – (–). Zapoznaj się z poniższą galerią zdjęć za pomocą strzałek umieszczonych po bokach, aby dowiedzieć się jaka jest dawka śmiertelna dla różnych mikro- i makroorganizmów.
Jednorazowa dawka śmiertelna promieniowania dla różnych organizmów żywych. Połowa populacji umiera po dniach od przyjęcia wskazanej dawki.
RT6jedw5QcRnJ
Ilustracja interaktywna przedstawia mikroskopowe zdjęcie pałeczek bakterii. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Bakterie, Dawka śmiertelna: 5000 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia mikroskopowe zdjęcie pałeczek bakterii. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Bakterie, Dawka śmiertelna: 5000 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla bakterii
Źródło: Zdjęcie fkfkrErbe, cyfrowa koloryzacja: Christopher Pooley, obaj z USDA, ARS, EMU, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
R1GOzGGXyrhaY
Ilustracja interaktywna przedstawia meduzę. Kapelusz meduzy jest prześwitujący, w środku meduza jest koloru żółtopomarańczowego, spod kapelusza wychodzi sieć parzydełek. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Meduzy, Dawka śmiertelna: 1000 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia meduzę. Kapelusz meduzy jest prześwitujący, w środku meduza jest koloru żółtopomarańczowego, spod kapelusza wychodzi sieć parzydełek. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Meduzy, Dawka śmiertelna: 1000 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla meduz
Źródło: EddieKphoto, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
R8fdfMQQNLVNt
Ilustracja interaktywna przedstawia morsznicę osowatą, owada wyglądem przypominającego pszczołę, siedzącego na fioletowym kwiatku. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Owady, Dawka śmiertelna: 1000 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia morsznicę osowatą, owada wyglądem przypominającego pszczołę, siedzącego na fioletowym kwiatku. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Owady, Dawka śmiertelna: 1000 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla owadów
Źródło: dostępny w internecie: www.pickpik.com, domena publiczna.
R1BEGbLBmtU4j
Ilustracja interaktywna przedstawia głowę i fragment tułowia węża. Wąż ma plamy koloru żółtego, czarnego i brązowego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Węże, Dawka śmiertelna: 800 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia głowę i fragment tułowia węża. Wąż ma plamy koloru żółtego, czarnego i brązowego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Węże, Dawka śmiertelna: 800 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla węży
Źródło: safaritravelplus, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
R1KgmXDwz0wCI
Ilustracja interaktywna przedstawia ślimaka winniczka. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ślimaki, Dawka śmiertelna: 200 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia ślimaka winniczka. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ślimaki, Dawka śmiertelna: 200 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla ślimaków
Źródło: dostępny w internecie: www.maxpixel.net, domena publiczna.
RlEqaGCPdlJzm
Ilustracja interaktywna przedstawia dwa duże nietoperze zwisające z gałęzi. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Nietoperze, Dawka śmiertelna: 150 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia dwa duże nietoperze zwisające z gałęzi. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Nietoperze, Dawka śmiertelna: 150 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla nietoperzy
Źródło: dostępny w internecie: www.pickpik.com, domena publiczna.
R18QcsLHDLTYn
Ilustracja interaktywna przedstawia dwie białoszare mewy siedzące na trawie, w tle widać morze. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ptaki, Dawka śmiertelna: 10 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia dwie białoszare mewy siedzące na trawie, w tle widać morze. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ptaki, Dawka śmiertelna: 10 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla ptaków
Źródło: comuirgheasa, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
R10EnG0LCW9SI
Ilustracja interaktywna przedstawia rybę paletkę, koloru pomarańczowego w białe i niebieskie cętki. W tle widać zieloną roślinność i inne ryby. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ryby, Dawka śmiertelna: 8,5 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia rybę paletkę, koloru pomarańczowego w białe i niebieskie cętki. W tle widać zieloną roślinność i inne ryby. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ryby, Dawka śmiertelna: 8,5 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla ryb
Źródło: Bergadder, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
R5zRP8iU2pI4x
Ilustracja interaktywna szczura siedzącego na skale i jedzącego nasiona. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Szczur, Dawka śmiertelna: 8 Sv.
Ilustracja interaktywna szczura siedzącego na skale i jedzącego nasiona. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Szczur, Dawka śmiertelna: 8 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla szczurów
Źródło: wolfgang_vogt, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
R1clsTXzCnnIV
Ilustracja interaktywna przedstawia małpę siedzącą na pniu drzewa. Małpa jest koloru szaro-biało-rudego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Małpy, Dawka śmiertelna: 5 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia małpę siedzącą na pniu drzewa. Małpa jest koloru szaro-biało-rudego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Małpy, Dawka śmiertelna: 5 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla małp
Źródło: joelfotos, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
R5N3EMHZhYXu1
Ilustracja interaktywna przedstawia cztery osoby stojące odwrócone plecami, które obejmują się za ramiona. Ludzie stoją w polu żyta, w tle widać las oraz niebo. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ludzie, Dawka śmiertelna: 3–4 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia cztery osoby stojące odwrócone plecami, które obejmują się za ramiona. Ludzie stoją w polu żyta, w tle widać las oraz niebo. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ludzie, Dawka śmiertelna: 3–4 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla ludzi
Źródło: Dimhou, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
RywCA7fBQNGko
Ilustracja interaktywna przedstawia szczeniaka koloru biszkoptowego wyglądającego z drewnianego pudełka. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Psy, Dawka śmiertelna: 3 Sv.
Ilustracja interaktywna przedstawia szczeniaka koloru biszkoptowego wyglądającego z drewnianego pudełka. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Psy, Dawka śmiertelna: 3 Sv.
Dawka śmiertelna promieniowania dla psów
Źródło: vlaaitje, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
Indeks górny Źródło: Dobrzyński L., Droste E., Wołkiewicz R., Adamowski Ł., Trojanowski W., Spotkanie z promieniotwórczością, IPJ, listopad 2010, s. 15. Indeks górny koniecŹródło: Dobrzyński L., Droste E., Wołkiewicz R., Adamowski Ł., Trojanowski W., Spotkanie z promieniotwórczością, IPJ, listopad 2010, s. 15.
Zwróć uwagę, że wskazana w powyższej galerii jednorazowa dawka śmiertelna promieniowania może spowodować śmierć człowieka. Jeśli jednak dawka ta (a nawet znacznie wyższa) będzie przez człowieka pochłaniania stopniowo, w ciągu kolejnych lat życia, to może się okazać, że nie będzie szkodliwa.
Zbyt duże ilości promieniowania mogą pokonać mechanizmy obronne organizmu i wywołać ciężkie choroby, a nawet śmierć. Pierwsze objawy tzw. choroby popromiennej mogą pojawić się już po przyjęciu jednorazowej dawki promieniowania, równej ok. . Jednak niepożądane zmiany w materiale biologicznym człowieka odnotowuje się już po przyjęciu jednorazowej dawki promieniowania większej niż . Tę obserwację wykorzystuje się do niszczenia komórek nowotworowych u ludzi.
Ciekawostka
Niektóre badania naukowe wskazują, że małe dawki promieniowania stymulują układ odpornościowy i zmniejszają zapadalność na choroby nowotworowe. Narażenie ludzi na niewielkie dawki promieniowania jądrowego było konsekwencją ich pracy lub miejsca zamieszkania. Wieloletnie analizy wskazują, że nastąpiło zmniejszenie śmiertelności wśród grupy ludzi narażonej na dodatkowe, określone w pewnym zakresie (1–500 mSv, czyli 0,001–0,5 Sv) dawki promieniowania jądrowego, w porównaniu z grupą ludzi, która takich dawek nie otrzymywała.
isVoZIblPf_d5e389
6. Jak wykorzystujemy energię promieniowania jądrowego?
Człowiek wykorzystuje izotopy promieniotwórcze w różny sposób. Przede wszystkim znalazł dla nich zastosowanie w medycynie – do obrazowania tkanek i narządów oraz niszczenia komórek nowotworowych – a także w badaniach naukowych i przemyśle. Wybrane zastosowania izotopów promieniotwórczych wymieniono w poniższej galerii zdjęć.
Wybrane zastosowania niektórych izotopów promieniotwórczych
R1eqhvdsX8B9P
Ilustracja interaktywna przedstawia czujnik czadu. Czujnik jest okrągły, białego koloru, ma wypustki. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ameryk-241 znalazł zastosowanie między innymi w produkcji czujników dymu oraz w urządzeniach do pomiaru zawartości ołowiu w suchych farbach.
Ilustracja interaktywna przedstawia czujnik czadu. Czujnik jest okrągły, białego koloru, ma wypustki. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Ameryk-241 znalazł zastosowanie między innymi w produkcji czujników dymu oraz w urządzeniach do pomiaru zawartości ołowiu w suchych farbach.
Zastosowanie ameryku‑241
Źródło: Tumi-1983, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
RA2onm8ALC2mU
Ilustracja interaktywna przedstawia pracownicę laboratorium ubraną w niebieski fartuch, maseczkę i czepek. Kobieta pracuje pod wyciągiem laboratoryjnym. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Cez-137 stosowany jest między innymi w terapii nowotworów. Izotop ten wykorzystuje się także do sterylizacji i konserwacji żywności.
Ilustracja interaktywna przedstawia pracownicę laboratorium ubraną w niebieski fartuch, maseczkę i czepek. Kobieta pracuje pod wyciągiem laboratoryjnym. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Cez-137 stosowany jest między innymi w terapii nowotworów. Izotop ten wykorzystuje się także do sterylizacji i konserwacji żywności.
Zastosowanie cezu‑137
Źródło: José Eugenio Gómez Rodríguez, dostępny w internecie: ww.pl.m.wikipiedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
R1dZWRxq9WDK8
Ilustracja interaktywna przedstawia metalowy rurociąg. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Iryd-192 stosuje się między innymi do sprawdzania jakości spawów (między innymi w rurociągach i częściach samolotów).
Ilustracja interaktywna przedstawia metalowy rurociąg. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Iryd-192 stosuje się między innymi do sprawdzania jakości spawów (między innymi w rurociągach i częściach samolotów).
Zastosowanie irydu‑192
Źródło: LoggaWiggler, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
R13V2p5LyOqUY
Ilustracja interaktywna przedstawia obraz ultrasonograficzny tarczycy. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Jod-123 i jod-125 wykorzystywane są w diagnostyce tarczycy.
Ilustracja interaktywna przedstawia obraz ultrasonograficzny tarczycy. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Jod-123 i jod-125 wykorzystywane są w diagnostyce tarczycy.
Zastosowanie izotopów jodu
Źródło: Hellerhoff, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
RwiTpXOwfRdrZ
Ilustracja interaktywna przedstawia zdjęcie wnętrza budynku lotniska, w centrum ilustracji znajduje się kobieta ciągnąca walizkę. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Kaliforn-252 wykorzystywany jest między innymi w urządzeniach do wykrywania materiałów wybuchowych w bagażu pasażerów samolotów. Stosuje się go także w pomiarach wilgotności (między innymi materiałów przechowywanych w silosach).
Ilustracja interaktywna przedstawia zdjęcie wnętrza budynku lotniska, w centrum ilustracji znajduje się kobieta ciągnąca walizkę. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Kaliforn-252 wykorzystywany jest między innymi w urządzeniach do wykrywania materiałów wybuchowych w bagażu pasażerów samolotów. Stosuje się go także w pomiarach wilgotności (między innymi materiałów przechowywanych w silosach).
Zastosowanie kalifornu‑252
Źródło: seth0s, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
RP2OmC6XF3OYR
Ilustracja interaktywna przedstawia narzędzia chirurgiczne ułożone na niebieskiej tkaninie. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Kobalt-60 stosowany jest do sterylizacji narzędzi chirurgicznych, a także do konserwacji żywności.
Ilustracja interaktywna przedstawia narzędzia chirurgiczne ułożone na niebieskiej tkaninie. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Kobalt-60 stosowany jest do sterylizacji narzędzi chirurgicznych, a także do konserwacji żywności.
Zastosowanie kobaltu‑60
Źródło: domkarch, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
RwKaQ4jc6q9WJ
Ilustracja interaktywna przedstawia zdjęcie rentgenowskie ludzkiej stopy, z rzutu bocznego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Pluton-238 wykorzystuje się podczas wykonywania zdjęć rentgenowskich (popularnie zwanych prześwietleniami). Izotop ten znalazł również zastosowanie w produkcji rozruszników serca.
Ilustracja interaktywna przedstawia zdjęcie rentgenowskie ludzkiej stopy, z rzutu bocznego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Pluton-238 wykorzystuje się podczas wykonywania zdjęć rentgenowskich (popularnie zwanych prześwietleniami). Izotop ten znalazł również zastosowanie w produkcji rozruszników serca.
Zastosowanie plutonu‑238
Źródło: Jacek Halicki, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.
R13IgEk31Niya
Ilustracja interaktywna przedstawia różnokolorowe tabletki, pastylki i kapsułki. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Tryt (wodór-3) wykorzystuje się między innymi w badaniach metabolizmu leków. Stosowany jest również do produkcji świecących farb, wykorzystywanych między innymi w zegarkach do nurkowania.
Ilustracja interaktywna przedstawia różnokolorowe tabletki, pastylki i kapsułki. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Tryt (wodór-3) wykorzystuje się między innymi w badaniach metabolizmu leków. Stosowany jest również do produkcji świecących farb, wykorzystywanych między innymi w zegarkach do nurkowania.
Zastosowanie trytu
Źródło: Nikon Coolpix P7800, dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
R6qCr2R6g82mv
Ilustracja interaktywna przedstawia ceramiczne naczynia i inne znaleziska archeologiczne na terenie stanowiska archeologicznego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Węgiel-14 wykorzystywany jest między innymi do wyznaczania wieku znalezisk archeologicznych.
Ilustracja interaktywna przedstawia ceramiczne naczynia i inne znaleziska archeologiczne na terenie stanowiska archeologicznego. Po naciśnięciu na przycisk z cyfrą 1 wyświetla się napis: Węgiel-14 wykorzystywany jest między innymi do wyznaczania wieku znalezisk archeologicznych.
Zastosowanie węgla‑14
Źródło: Wolfgang Sauber, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
Innym ważnym zastosowaniem izotopów jest wykorzystanie ich do pozyskiwania energii jądrowej do produkcji energii elektrycznej w tzw. elektrowniach jądrowych (atomowych). Zastosowanie znalazł w nich uran-. W warunkach naturalnych pierwiastek ten rozpada się powoli, ale pod wpływem uderzenia neutronami, rozpad jąder jego atomów zachodzi bardzo szybko. Wydziela się przy tym ogromna ilość energii. Towarzyszy temu pojawienie się wolnych neutronów, które z kolei atakują następne atomy uranu, zmuszając je do rozpadu. W ten sposób reakcja przebiega dalej (jest to tzw. reakcja łańcuchowa). Model procesu rozpadu jądra atomu uranu- przedstawiono w poniższej animacji.
RFmQ2JUQFeVud
Film ukazuje przebieg oraz produkty rozszczepienia jądrowego uranu‑235.
Film ukazuje przebieg oraz produkty rozszczepienia jądrowego uranu‑235.
Animacja pt. Rozszczepienie jądrowe uranu‑235 W wyniku opisanego procesu wydziela się bardzo duża ilość energii. Dzięki temu przedstawioną w animacji przemianę uranu‑235 wykorzystuje się m.in. w energetyce jądrowej oraz w tzw. bombach jądrowych
Źródło: Marcin Sadomski, Tomorrow Sp z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Animacja pt. Rozszczepienie jądrowe uranu‑235 W wyniku opisanego procesu wydziela się bardzo duża ilość energii. Dzięki temu przedstawioną w animacji przemianę uranu‑235 wykorzystuje się m.in. w energetyce jądrowej oraz w tzw. bombach jądrowych
Źródło: Marcin Sadomski, Tomorrow Sp z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Film ukazuje przebieg oraz produkty rozszczepienia jądrowego uranu‑235.
Zwróć uwagę, że opisany powyżej rozpad promieniotwórczy uranu- różni się od opisanych pokrótce rozpadów alfa i beta. Przemiany alfa, beta i gamma są bowiem przemianami naturalnymi, zachodzącymi samorzutnie. Wykorzystywana w elektrowniach jądrowych przemiana uranu- to sztuczna przemiana jądrowa – taka, której przebieg w opisanym przypadku wymaga interwencji człowieka.
Opisaną przemianę rozpadu atomów uranu prowadzi się w reaktorach. Ich konstrukcja pozwala na kontrolowanie przebiegu rozszczepienia jąder atomów uranu. Uzyskane ciepło ogrzewa wodę, która przechodzi w stan pary, a ta z kolei uruchamia turbinę i generator elektryczności.
Dla zainteresowanych
Zapoznaj się z informacjami zawartymi w poniższej animacji i prześledź uproszczony schemat działania reaktora jądrowego.
RoS98fm0devpB
Na filmie ukazano schemat budowy oraz działania elektrowni jądrowej.
Na filmie ukazano schemat budowy oraz działania elektrowni jądrowej.
Film pt. Energetyka jądrowa – uproszczony schemat działania reaktora jądrowego
Źródło: Tomorrow Sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Film pt. Energetyka jądrowa – uproszczony schemat działania reaktora jądrowego
Źródło: Tomorrow Sp.z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Na filmie ukazano schemat budowy oraz działania elektrowni jądrowej.
Elektrownie jądrowe są wydajniejsze od elektrowni węglowych. Spalenie 1 g węgla powoduje wydzielenie na sposób ciepła od ok. do energii, natomiast dla porównania, reakcja jądrowa uranu- jest źródłem aż ( ) energii.
Największym problemem, związanym z pracą elektrowni jądrowej, są odpady, które zawierają promieniotwórcze izotopy. Postępuje się z nimi na dwa sposoby. Pierwszy z nich polega na zamykaniu odpadów w pojemnikach z miedzi i stali, a następnie umieszczeniu ich głęboko pod ziemią, gdzie pozostaną przez tysiące lat. Drugą metodą jest recykling zużytego paliwa, który polega na odzyskaniu niezużytych jeszcze materiałów promieniotwórczych nadających się do powtórnego użycia jako paliwo. Pozostałość po tym procesie kieruje się do przechowywania.
Ciekawostka
W Polsce pracuje jeden taki reaktor badawczy – Maria w Instytucie Energii Atomowej w Świerku. Jego maks. moc wynosi . Wykorzystuje się go do badań naukowych oraz produkcji izotopów na potrzeby przemysłu i medycyny. Poniżej znajduje się galeria zdjęć przedstawiająca wspomniany reaktor.
Reaktor jądrowy Maria. Narodowe Centrum Badań Jądrowych w Otwocku‑Świerku pod Warszawą
RxnX1RXqPFRvJ
Ilustracja przedstawia kompleks podłużnych budynków otoczonych lasem. Po środku znajduje się cylindryczny budynek reaktora.
Hala reaktora Maria z lotu ptaka
Źródło: Komunikacja ncbj, licencja: CC BY-SA 4.0.
RASQlXvJVE8PL
Zdjęcie przedstawia szary budynek o cylindrycznym kształcie oraz drugi niższy, prostokątny, koloru żółtego. W tle znajduje się biało‑czerwony maszt radiowy.
Budynek reaktora Maria
Źródło: Bartosz Marcin Kojak, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 2.5.
R2sOs5AtgKkei
Zdjęcie przedstawia sterownię reaktora w Świerku. W pomieszczeniu znajduje się osprzęt sterowniczy, mający wiele wskaźników, przycisków i ekranów.
Sterownia
Źródło: Komunikacja ncbj, licencja: CC BY-SA 4.0.
RhoKS4cQo8Ljb
Na ilustracji ukazano komory gorące. Na górze widoczne są ciągi komunikacyjne, po lewej stronie schody oraz drzwi, po środku zabezpieczone płotkiem układy maszyn i elektroniki.
Komory gorące. Miejsca do przeprowadzania operacji na silnie radioaktywnych materiałach
Źródło: Komunikacja ncbj, licencja: CC BY-SA 4.0.
RXjiiWbQbbM89
Zdjęcie przedstawia rdzeń reaktora w czasie przerwy w pracy. Po środku zdjęcia znajduje się skomplikowany system rurek i przewodów.
Rdzeń reaktora w czasie przerwy w pracy (bez wody)
Źródło: Komunikacja ncbj, licencja: CC BY-SA 4.0.
R153lxsaGTDpl
Zdjęcie przedstawia komorę reaktora w czasie jego pracy. System reaktora zanurzony jest w wodzie, spod powierzchni wydobywa się niebieskozielone światło, a znad powierzchni pomarańczowe.
Reaktor w czasie pracy
Źródło: A. Rumińska, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.
isVoZIblPf_d5e441
Podsumowanie
Pierwiastki promieniotwórcze stanowią mieszaniny nietrwałych izotopów (tzw. izotopów promieniotwórczych lub inaczej – radioizotopów).
Do pierwiastków promieniotwórczych zaliczamy pierwiastki chemiczne o liczbie atomowej większej niż oraz technet () i promet ().
Jądra atomowe izotopów nietrwałych (niestabilnych, promieniotwórczych) samorzutnie rozpadają się i przeobrażają w jądra atomowe izotopów innych pierwiastków z różną, charakterystyczną dla danego izotopu, szybkością.
Izotopy promieniotwórcze mogą emitować trzy rodzaje promieniowania: (), (szybko poruszające się elektrony) i (promieniowanie elektromagnetyczne).
W przyrodzie występuje wiele radioizotopów, które są stałym składnikiem wody, powietrza i gleby. Są one źródłem promieniowania, zwanego promieniotwórczością naturalną.
Szkodliwość promieniowania zależy m.in. od jego rodzaju, natężenia (mocy) i czasu działania.
Praca domowa
1
Polecenie 7.1
Sprawdź, w jakiej odległości w linii prostej od Twojego miejsca zamieszkania znajduje się najbliższa elektrownia jądrowa.
Możesz skorzystać z dowolnej aplikacji internetowej, która zawiera mapy.
Na poniższej grafice zaznaczono elektrownie jądrowe, znajdujące się najbliżej Polski. Jeśli mieszkasz właśnie tutaj, porównaj uzyskaną przez siebie odległość z odległością obliczoną na podstawie poniższej grafiki.
R1K9sttYqOfCM
Na ilustracji ukazano szarą mapę z podziałem na kraje, obejmującą część Europy. Na mapie umieszczono dwa czerwone okręgi: mniejszy obejmuje Polskę, a większy zawiera w sobie Polskę oraz jej najbliższe otoczenie. Różnicę w promieniach obu okręgów oznaczono czarną strzałką z dwoma grotami, opisaną: 300 kilometrów. W przestrzeni pomiędzy okręgami, przy pomocy czarnych rysunkowych budynków, zaznaczono dziesięć elektrowni jądrowych znajdujących się w sąsiadujących z Polską krajach. Pierwsza z nich znajduje się w Szwecji, w Oskarshamn, druga w północnej części Niemiec, w Krummel. Trzecia i czwarta znajdują się w Czechach: w Dukovanach i w Temelinie. Kolejne dwie elektrownie jądrowe umieszczone są w Słowacji: w Bohunicach i w Mochovcach. Siódma znajduje się na Węgrzech, w Paks. Ósma i dziewiąta umieszczone są w Ukrainie, w Równem i Chmielnickim. Ostatnia elektrownia znajduje się na Litwie, w Ignalinie.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Dla zainteresowanych
Polecenie 7.2
Przeprowadź w swoim najbliższym otoczeniu wywiad z dorosłymi osobami na temat promieniotwórczości. Dowiedz się, z czym kojarzy im się pojęcie izotopów promieniotwórczych, i czy wiedzą, jakie są ich źródła i zastosowania. Spróbuj przedstawić zebrane informacje w formie graficznej. Jeśli masz taką możliwość, informacje uzyskane podczas wywiadu zaprezentuj na forum klasy.
Polecenie 7.2
Przeprowadź w swoim najbliższym otoczeniu wywiad z dorosłymi osobami na temat promieniotwórczości. Dowiedz się, z czym kojarzy im się pojęcie izotopów promieniotwórczych, i czy wiedzą, jakie są ich źródła i zastosowania.
Jeśli masz taką możliwość, informacje uzyskane podczas wywiadu zaprezentuj na forum klasy.
isVoZIblPf_d5e507
Słownik
izotopy promieniotwórcze
izotopy promieniotwórcze
radionuklidy; izotopy, których jądra atomowe ulegają samorzutnym rozpadom, przekształcając się w jądra atomowe innych izotopów; rozpadowi jądra atomowego izotopu promieniotwórczego zawsze towarzyszy emisja promieniowania
pierwiastek promieniotwórczy
pierwiastek promieniotwórczy
pierwiastek chemiczny, który nie ma trwałych izotopów; pierwiastek promieniotwórczy jest mieszaniną izotopów promieniotwórczych (radionuklidów)
czas połowicznej przemiany
czas połowicznej przemiany
inaczej czas połowicznego zaniku lub okres półtrwania; czas, w którym połowa początkowej liczby jąder atomowych izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi; każdy radionuklid (izotop promieniotwórczy) ma charakterystyczny dla siebie czas połowicznej przemiany
promieniotwórczość
promieniotwórczość
radioaktywność; zdolność do spontanicznej (samoistnej) emisji promieniowania przez jądro atomowe
siwert [Sv]
siwert [Sv]
jednostka tzw. dawki efektywnej promieniowania jonizującego; obrazuje całkowite narażenie organizmu, zarówno przy równomiernym, jak i nierównomiernym napromienieniu narządów i tkanek
Maria Salomea Skłodowska‑CuriePassy (Francja)Warszawa (Polska)
R110qhuteKyg8
Zdjęcie przedstawia Marię Skłodowską‑Curie. Ubrana jest w ciemną suknię z długimi rękawami wykończonymi falbanką. Włosy ma spięte w kok z tyłu, a z przodu pozostawione w lekkim nieładzie. Jedną ręką podpiera się o blat, a drugą trzyma się za wisiorek.
Maria Skłodowska‑Curie
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
Maria Salomea Skłodowska‑Curie
Fizyk, Polka pracująca we Francji, dwukrotna laureatka Nagrody Nobla.
Polka, która karierę naukową rozwinęła we Francji, badając zjawisko promieniotwórczości. Wraz z mężem Piotrem Curie odkryła dwa nowe pierwiastki promieniotwórcze: polon i rad. Za swoje dokonania, małżeństwo wraz z Henri Becquerelem wspólnie otrzymali w roku Nagrodę Nobla. Maria Skłodowska-Curie opracowała i udoskonaliła metody rozdzielania izotopów. Za odkrycie radu i polonu oraz za prace nad radem i jego związkami chemicznymi została w roku po raz drugi uhonorowana Nagrodą Nobla przez Szwedzką Akademię Nauk. Przyczyniła się do rozwoju radioterapii, mającej na celu leczenie nowotworów za pomocą radu.
isVoZIblPf_d5e651
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
RQbhFrY9sowhY1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oceń, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda
Fałsz
Izotopy promieniotwórcze należące do tego samego pierwiastka mają różną trwałość.
□
□
Pierwiastki w przyrodzie występują albo w postaci mieszaniny trwałych izotopów, albo stanowią mieszaninę izotopów promieniotwórczych.
□
□
Każda dawka promieniowania jądrowego jest śmiertelna dla organizmu ludzkiego.
□
□
Izotopy promieniotwórcze są dziełem człowieka.
□
□
Pierwiastki leżące w okresach 1.–5. układu okresowego nie są promieniotwórcze.
□
□
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
RSqljuJp5At9L1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Przyporządkuj sformułowania do odpowiedniego rodzaju izotopów. Umieść w odpowiednim miejscu pasujące do danego zbioru opisy. Pamiętaj, że są określenia, które nie opisują żadnego z rodzaju izotopów.
występują naturalnie w środowisku, są wytwarzane przez człowieka, są nietrwałe, ich jądra ulegają rozpadowi, ich jądra ulegają rozpadowi, ich jądra podczas rozpadu wydzielają promieniowanie, ich jądra podczas rozpadu wydzielają promieniowanie, są nietrwałe
naturalne izotopy promieniotwórcze
sztuczne izotopy promieniotwórcze
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 3
R1Zfp3LWhJi7D1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Uszereguj rodzaje promieniowania jądrowego według wzrastającej przenikliwości.
α
γ
β
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 6
R1LdS450wPJMB1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Dopasuj do nazwisk znanych postaci opisy dokonanych przez nich odkryć.
Maria Skłodowska-Curie, Wilhelm Roentgen, Henri Becquerel
odkrycie promieniotwórczości uranu
odkrycie promieniowania X
odkrycie polonu
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 7
Czas połowicznej przemiany to czas, w którym połowa początkowej liczby jąder atomowych izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi. Praktycznie cała masa atomu skupiona jest w jądrze atomowym. W związku z tym możemy uznać, że czas połowicznej przemiany to moment, w którym połowa masy próbki izotopu promieniotwórczego ulega odpowiedniemu rozpadowi.
Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany masy próbek trzech izotopów promieniotwórczych (izotopu 1, izotopu 2 oraz izotopu 3) w czasie. Przeanalizuj dane zawarte na wykresie i uzupełnij znajdujący się pod nim tekst. W puste miejsca wpisz odpowiednie liczby.
R1Xhls4R1OqsC
Na wykresie przedstawiono zmiany masy próbek trzech izotopów promieniotwórczych (izotopu 1, izotopu 2 oraz izotopu 3) w czasie.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
W poniższych tabelach przedstawiono zmiany masy próbek trzech izotopów promieniotwórczych (izotopu 1, izotopu 2 oraz izotopu 3) w czasie. Przeanalizuj zawarte w nich dane i uzupełnij znajdujący się pod nimi tekst. W pustych miejscach wybierz odpowiednie liczby.
Izotop 1:
Masa izotopu []
Czas []
Izotop 2:
Masa izotopu []
Czas []
Izotop 3:
Masa izotopu [mg]
Czas [dni]
R1VAMaUSXGjG4
Najbardziej trwałym spośród analizowanych izotopów promieniotwórczych jest izotop numer 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4. Z kolei najmniejszą trwałością charakteryzuje się izotop numer 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4. Czas połowicznego rozpadu izotopu numer 2 wynosi 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4 dni. Izotop numer 3 charakteryzuje się czasem połowicznej przemiany równym 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4 dni.
Najbardziej trwałym spośród analizowanych izotopów promieniotwórczych jest izotop numer 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4. Z kolei najmniejszą trwałością charakteryzuje się izotop numer 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4. Czas połowicznego rozpadu izotopu numer 2 wynosi 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4 dni. Izotop numer 3 charakteryzuje się czasem połowicznej przemiany równym 1. 2, 2. 3, 3. 1, 4. 4 dni.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 8
RpGVCrGWAyfHB
Na poniższej grafice zilustrowano w uproszczeniu przenikliwość poszczególnych rodzajów promieniowania. Przeanalizuj tę grafikę i w puste miejsca przeciągnij nazwy odpowiedniego promieniowania.
Na poniższej grafice zilustrowano w uproszczeniu przenikliwość poszczególnych rodzajów promieniowania. Przeanalizuj tę grafikę i w puste miejsca przeciągnij nazwy odpowiedniego promieniowania.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1TZdICENrsM5
Uporządkuj rodzaje promieniowania wraz z rosnącą przenikliwością. Na górze umieść najmniej przenikliwe promieniowanie. Elementy do uszeregowania: 1. beta minus radiation, 2. gamma radiation, 3. alpha radiation
Uporządkuj rodzaje promieniowania wraz z rosnącą przenikliwością. Na górze umieść najmniej przenikliwe promieniowanie. Elementy do uszeregowania: 1. beta minus radiation, 2. gamma radiation, 3. alpha radiation
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Glossary
alpha radiation
alpha radiation
Rv6tCA7m5u3PZ
Nagranie dźwiękowe
Nagranie dźwiękowe
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Nagranie dźwiękowe
beton
Bibliografia
Dobrzyński L., Droste E., Wołkiewicz R., Adamowski Ł., Trojanowski W., Spotkanie z promieniotwórczością, London 2010.
Kaznowski K., Pazdro K. M., Chemia. Podręcznik do liceów i techników, cz. 1, Warszawa 2019.
bg‑gray3
Notatnik
R18dnGESt3fF0
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Maria Salomea Skłodowska‑CuriePassy (Francja)Warszawa (Polska)
R110qhuteKyg8
Zdjęcie przedstawia Marię Skłodowską‑Curie. Ubrana jest w ciemną suknię z długimi rękawami wykończonymi falbanką. Włosy ma spięte w kok z tyłu, a z przodu pozostawione w lekkim nieładzie. Jedną ręką podpiera się o blat, a drugą trzyma się za wisiorek.
Maria Skłodowska‑Curie
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
Maria Salomea Skłodowska‑Curie
Fizyk, Polka pracująca we Francji, dwukrotna laureatka Nagrody Nobla.
Polka, która karierę naukową rozwinęła we Francji, badając zjawisko promieniotwórczości. Wraz z mężem Piotrem Curie odkryła dwa nowe pierwiastki promieniotwórcze: polon i rad. Za swoje dokonania, małżeństwo wraz z Henri Becquerelem wspólnie otrzymali w roku Nagrodę Nobla. Maria Skłodowska-Curie opracowała i udoskonaliła metody rozdzielania izotopów. Za odkrycie radu i polonu oraz za prace nad radem i jego związkami chemicznymi została w roku po raz drugi uhonorowana Nagrodą Nobla przez Szwedzką Akademię Nauk. Przyczyniła się do rozwoju radioterapii, mającej na celu leczenie nowotworów za pomocą radu.