Chimica generale e inorganica - Nucleo atomico

Radiazione e difetti di massa

Difetti di massa

Tutti i protoni hanno massa praticamente uguale. Nei nuclei, se i protoni hanno masse diverse, queste masse sono sempre inferiori alle masse dei nuclei singoli. I difetti di massa si verificano a causa della trasformazione spontanea di nuclei instabili. I prodotti del decadimento hanno difetti di massa rispetto a quella del nuclide che decade, poiché i prodotti sono più deboli rispetto agli elettroni di potenza. Il difetto di massa è indicato tenendo conto dei nuclei.

Difetto di massa: 2 massa di 1_H + N_mass di neutrone - massa del nuclide. I nuclei di elementi attorno al Fe sono instabili. Nuclei di 1_H e U sono instabili!

Radiazioni e studio del nucleo

I difetti di massa sono osservati quando i protoni hanno massa pari a 1^H. Se in un nucleo hanno masse diverse, queste sono rapportate alle masse dei nuclei singoli. La decayline del decadimento radioattivo è una trasformazione spontanea di molti nuclei instabili. I prodotti del decadimento hanno difetti di massa totale superiori ai nuclei che decadono poiché i prodotti sono stabili rispetto agli eocchetti di potenza. Il disavanzo è presente nei nuclei.

Difetti di massa: Z: massa di 1^H + N massa di neutrone - massa del nuclide. I nuclei di elementi attorno al Fe sono stabili, mentre i nuclei meno definiti sono molto versatili. I nuclei di 1^H diventano instabili.

Tipi di decadimento

1. Emissione di particelle α: a↓Z↓ = 2, A↓ = 4. ²³⁹₉₂U → ²³⁵₉₀Th + ⁴₂He. U cede 2 protoni e 2 neutroni.
2. Emissione di particelle β⁻: Neutrone → protone + elettrone. ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + β⁻.
3. Emissione di particelle β⁺: Protone → neutrone + positrone. ¹⁰₆C → ¹⁰₅B + β⁺.
4. Cattura elettronica: Protone + elettrone → neutrone. ^X₈₁Pb → ^X₈₀Xe.

Ogni decadimento radioattivo è accompagnato da emissioni di raggi γ, che non hanno carica e sono radiazioni elettromagnetiche.

Cinetica del decadimento radioattivo

La cinetica del decadimento radioattivo è di ordine e non dipende dalla concentrazione ma solo dal tipo di nuclide.

V = -dN/dt = λ . N

λ = costante di velocità detta costante di decadimento

N = numero di nuclidi

Legge di decadimento: ∫ (dN/N) = -λ ∫ dt

ln (N/N₀) = -λ . t

N₀ = numero di nuclidi in tϐ 0

Per N = N₀/2 → ln (1/2) = -λ . t_1/2

ln 2 = λ . t_1/2 = 2,3 ln g2 = λ . t_1/2

t_1/2 = tempo di dimezzamento = 0,693/λ

È il tempo necessario affinché un certo numero di nuclidi N si sia ridotto alla metà: N/2. Gli elementi con 1 < Z < 83 hanno almeno un isotopo stabile e hanno t_1/2 infinito. Elementi con Z > 83, i tecnici e i protenzi, hanno un t_1/2 che non dipende da N ma solo dal tipo di nuclide. Gli elementi 84 < Z < 92 hanno isotopi naturali.

Famiglie radioattive

• ²³⁸U_(N+2), t/2 = 4,5·10⁹ anni → ²⁰⁶Pb
• ²³⁵U_(N+3), t/2 = 7,1·10⁸ anni → ²⁰⁷Pb
• ²³²Th_(N+0), t/2 = 9,1·10⁹ anni → ²⁰⁸Pb
• ²³⁷Np_(N+1), t/2 = 2,2·10⁶ anni → ²⁰⁹Bi

A' numero divisibile per 4, dovrà tornare a completo e avrà resto 2, 3, 0 o 1.

Misurazione di radiazioni

Applicazioni di radioisotopi

PET: Positron Emission Tomography, produce immagini di organi spesso attraverso l'emissione di raggi X emessi dalle aree attive di γ-e⁺¹⁸O → ¹⁸O + β⁺ → ¹⁸O + 2e⁺. t_1/2 di F = 110 min.

Tomografia: ^99mTc → ⁹⁹Te + γ ↘ instabile: nucleo particolarmente accettato, t_1/2 di Te = 6 h.

Altri radioisotopi: ⁶⁰Co (γ, t_1/2 = 5,2 anni) per radioterapia, ¹³¹I (γ, t_1/2 = 8,05 giorni) per indagine sulla tiroide.