Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
vuoi
o PayPal
tutte le volte che vuoi
K Ldecadimento: λ =λ =0,99 λK Be2+BeSfortunatamente, tale ione non può esistere di per sé, ma può essere ottenuto in un composto con un elementofortemente più elettronegativo del berillio. Ciò si ottiene con il BeF , cosicché uno dei due elettroni della shell2L si trovi molto delocalizzato sul fluoro; la costante di decadimento può essere scritta comeλ Lλ =λ + =0,995 λBeF K Be22variata dello 5% . Osservando questo effetto su diversi composti del berillio, con specie a diversaoelettronegatività, è possibile concludere che si ha variazione della costante di decadimento.7Figura #1: variazione in permille della costante di decadimento del Be in diversi suoi composti, rispetto al berillio metallico.~ 22 ~.Effetti sulla costante di decadimento per conversione internaQuando un nucleo si diseccita per conversione interna, la probabilità di emissione di un elettrone dipende
dalladensità elettronica dell'atomo, dunque dai legami chimici che esso forma. Questo effetto è massimo a basse energie, alle quali è massima l'interazione con gli elettroni meno legati, coinvolti nel legame chimico. Per spiegare questo effetto consideriamo due esempi: il decadimento del Tc e quello del U.
Il Tc viene prodotto dal decadimento β del Mo. Esso può poi diseccitarsi allo stato fondamentale, con un tempo di dimezzamento di 6 ore, in due modalità: emettendo un γ da 142.66keV (0.8%) oppure uno da 140,49keV (99.2%). Il passaggio da 142keV a 140keV avviene tipicamente per conversione interna sugli elettroni delle shells M e N, coinvolti nei legami chimici. Si osserva una modifica della costante di decadimento di questa conversione rispetto la forma chimica del Tc; la variazione per TcS e KTcO è di 10^−3 rispetto al Tc metallico.
Effetti più consistenti si osservano con U, in uno stato 235m
Eccitato a 73eV e tempo di dimezzamento di 26,1 minuti. Per via dell'energia di eccitazione ridotta, ci sono buone possibilità che si abbia conversione interna con gli elettroni delle shells esterne. In particolare, si hanno i seguenti risultati:
Altri effetti
Si è osservato anche un effetto della pressione a cui l'atomo è sottoposto, in quanto questa incrementa la densità elettronica. Sperimentalmente, tuttavia, si sono osservate variazioni molto limitate anche con pressioni elevate (270kbar danno una variazione dello 0.6% sul Be). Analogamente, ci si aspetta un'influenza della temperatura; tuttavia, per osservarla, sarebbero necessarie temperature di centinaia di milioni di gradi, le quali non sono ancora state osservate. Questi effetti, di scarsa rilevanza nella pratica di laboratorio, possono diventare importanti nei processi di nucleosintesi all'interno delle stelle; questi processi sono oggetto della chimica.
Riassumendo
La costante di decadimento è influenzata, sostanzialmente, dalle variazioni della densità elettronica intorno al nucleo. Tuttavia, tali cambiamenti, teoricamente rilevanti e misurabili, sono comunque ridotti e tali da non inficiare tutti i risultati ottenuti assumendo λ costante.
4.3 SPETTROSCOPIA MÖSSBAUER.
Assorbimento risonante
Consideriamo una sorgente di fotoni, ad esempio emessi per diseccitazione elettronica, come potrebbe essere una lampada al sodio. Tali fotoni vengono raccolti da un collimatore e inviati su un assorbitore realizzato con lo stesso elemento emettitore, ad esempio vapori di sodio. Esso assorbirà la radiazione, riemettendola poi in maniera isotropa; un rilevatore viene posto oltre l'assorbitore per determinare l'intensità luminosa riemessa nella stessa direzione del raggio collimato. Il rapporto tra tale misurazione e quella senza assorbitore (quindi dell'intensità iniziale) viene
chiamata trasmittanza; il processo viene detto assorbimento risonante ofluorescenza.Lo stesso fenomeno potrebbe avvenire considerando l'emissione e l'assorbimento di fotoni γ durante letransizioni tra livelli energetici nucleari. Ciò venne ipotizzato nel 1920, ma solamente nel 1957 venneeffettivamente osservato da R. Mössbauer; questo è dovuto al fatto che un fenomeno di questo tipo presentaalcune sottigliezze che rendono complessa la sua osservazione:la distribuzione di carica elettronica intorno al nucleo influenza la sua transizione da uno stato eccitato• a quello fondamentale; pertanto un fotone emesso nella stessa transizione dal nucleo di un atomolegato in un certo composto sarà differente da quello emesso dallo stesso atomo in un compostodifferente. La variazione di energia che viene prodotta è detta shift isomerico ed è una frazione-10veramente piccola dell'energia del fotone (~10 ).poiché il fotone nonè mai strettamente monocromatico, ma presenta sempre una distribuzione in• energia, le linee spettrali non sono tali, ma piuttosto picchi più o meno allargati. Ciò dipende da diversieffetti, tra cui il principio di indeterminazione di Heisenberg e l'effetto Doppler dovuto all'agitazionetermica dell'atomo o dal rinculo.
È possibile calcolare l'allargamento dovuto al principio di indeterminazione, noto il tempocaratteristico di decadimento dello stato eccitato:166,6⋅10 eVΓ τ=ħ → Γ= τ~ 23 ~Per avere larghezze osservabili, in modo da poter apprezzare lo shift isomerico, sono necessari-6 -10decadimenti con tempi caratteristici di 10 -10 secondi. Tipicamente, l'allargamento Doppler è-2maggiore di Γ, pari a 10 eV a temperatura ambiente, ma può essere ridotto raffreddando il composti.l'energia emessa dal nucleo che si diseccita è E =E -E , differenza tra lo stato eccitato e
quello• γ e gfondamentale (ground), mentre quella necessaria per l'eccitazione del nucleo assorbitore è E =E -E .γ e gTuttavia, quando un nucleo di diseccita emettendo una particella, subisce rinculo:2E γE =r 22mcpertanto l'energia effettiva del fotone emesso saràE E – E=( )−Eγ e g rLo stesso vale per il nucleo assorbitore, che rincula per assorbimento del fotone:E E – E=( )+Eγ e g rPer poter osservare questo fenomeno, allora, si ricercano nuclei con tempi caratteristici adatti, in modo daridurre l'allargamento per il principio di indeterminazione. Il rinculo deve essere ridotto il più possibile senzaridurre l'energia del fotone, dunque incrementando la massa del sistema; pertanto si scelgono composti solidi,dato che l'energia di rinculo viene condivisa con tutto il reticolo cristallino. L'allargamento Doppler deveessere opportunamente ridotto raffreddando sia l'emettitore chel'assorbitore; tipicamente vengono portati a temperature di 77K.. Spettroscopia Mössbauer Il punto fondamentale della difficoltà di osservare un assorbimento risonante tra nuclei è che i picchi di emissione e assorbimento difficilmente si sovrappongono, permettendo risonanza. Da cui l'intuizione di Mössbauer: sarebbe stato possibile avvicinare i due picchi, modificando la frequenza del fotone vista dall'assorbitore, dunque l'energia disponibile per l'assorbimento. Questo può essere fatto mettendo in moto relativo la sorgente e l'assorbitore (muovendo la prima), in modo che si verifichi effetto Doppler sul fotone; si ottiene dunque una posizione e una velocità relativa alle quali l'energia raggiunge il giusto valore perché si verifichi la transizione nucleare. A tale valore, i conteggi diminuiscono perché la successiva diseccitazione dell'assorbitore emette energia in modo isotropo. Questa tecnica, che
Nuclidi utilizzati
L'applicazione della spettroscopia Mössbauer è limitata dall'effettiva bontà della sorgente γ: dobbiamo infatti scegliere nuclidi γ-emettitori,
conosciuti sulla tavola periodica possono essere classificati in base alla loro radioattività. Alcuni elementi, come l'uranio e il plutonio, sono noti per essere altamente radioattivi e vengono utilizzati come fonti di energia nucleare. Altri elementi, come il carbonio-14, vengono utilizzati per datare materiali archeologici. La radioattività è un fenomeno naturale in cui gli atomi instabili si trasformano in atomi più stabili emettendo radiazioni. Queste radiazioni possono essere di diversi tipi, come raggi alfa, raggi beta e raggi gamma. La radioattività può essere misurata utilizzando strumenti come il contatore Geiger-Muller. I radioelementi sono utilizzati in diverse applicazioni, come la medicina nucleare, la datazione di rocce e fossili, e la produzione di energia nucleare. La radioattività può essere pericolosa per la salute umana se non viene gestita correttamente. Pertanto, è importante prendere precauzioni quando si lavora con materiali radioattivi e seguire le norme di sicurezza appropriate. In conclusione, gli elementi radioattivi sono una parte importante della nostra comprensione del mondo naturale e vengono utilizzati in molte applicazioni diverse. La loro radioattività può essere pericolosa se non viene gestita correttamente, quindi è fondamentale seguire le norme di sicurezza appropriate quando si lavora con questi materiali.con Z>83 sono radioelementi, eccetto per i cosiddetti “elementimancanti”, Tc e Pm; questi, instabili, non si trovano in natura, ma possono solo essere sintetizzati in laboratorio. Tra gli elementi con Z>83, solamente 3 radionuclidi hanno un tempo di vita medio tanto lungo da essere stati prodotti durante la formazione del pianeta ed essere ancora presenti in natura: questi sono 232Th, 235U e 238U. Essi, poiché non decadono in nuclei stabili, ma in nuclei radioattivi, sono i progenitori delle tre cosiddette serie di decadimento naturali: - Serie del torio, in cui il 232Th decade fino a 208Pb. - Serie del attinio, nella quale il 235U decade fino a 207Pb. - Serie del attinio, nella quale il 238U decade fino a 206Pb. I decadimenti prodotti da queste serie costituiscono una sorgente naturale.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
