Pe scurt
Fizica nucleară studiază nucleul atomic și transformările acestuia, iar radioactivitatea reprezintă procesul prin care nucleele instabile emit particule sau radiații pentru a atinge o stare mai stabilă. Dezintegrarea radioactivă este un proces statistic descris de legea dezintegrării exponențiale, iar reacțiile nucleare implică transformări ale nucleelor prin bombardare, fuziune sau fisiune, cu conservarea numărului de masă și a sarcinii electrice.
Tipuri de radiații radioactive
- Radiația α (alfa) – particule formate din nuclee de heliu (2 protoni și 2 neutroni)
- Radiația β (beta) – electroni sau pozitroni emiși din nucleu
- Radiația γ (gamma) – radiație electromagnetică de înaltă energie
Legea dezintegrării radioactive
- Formula fundamentală: N(t) = N₀·e^(-λt), unde:
- N₀ = numărul inițial de nuclee
- λ = constanta de dezintegrare
- t = timpul
- Timpul de înjumătățire (T₁/₂) – timpul necesar ca jumătate din nuclee să se dezintegreze
- Relația cu λ: T₁/₂ = ln2/λ
- Activitatea unei surse radioactive – măsurată în becquereli (Bq)
- Formula: A = λ·N
Reacții nucleare
- Transformări ale nucleelor prin:
- Bombardare cu particule
- Fuziune nucleară (ex: deuteriu + tritiu → heliu + neutroni)
- Fisiune nucleară (ex: uraniul-235)
- Numărul de masă (A) se conservă: suma A în stânga = suma A în dreapta
- Numărul atomic (Z) se conservă: suma Z în stânga = suma Z în dreapta
- Energia totală se conservă
Exemple de aplicații
- Dezintegrare α: ²²⁶₈₈Ra → ⁴₂He + ²²²₈₆Rn (radiu → radon + particulă alfa)
- Legea dezintegrării: Pentru carbon-14 cu T₁/₂ = 5730 ani, după 11460 ani (2T₁/₂) rămân N = N₀·(1/2)^(t/T₁/₂) nuclee
- Reacție nucleară: ⁶₃Li + ⁴₂He → ⁹₅B + ¹₀n (litiu + particulă alfa → bor + neutron)
Concepte cheie pentru Bacalaureat
- Scrierea ecuațiilor de dezintegrare radioactivă
- Identificarea particulelor lipsă în reacții nucleare
- Calculul cu legea dezintegrării și timpul de înjumătățire
- Radioactivitate α, β, γ
- Legea dezintegrării exponențiale
- Conservarea numărului de masă și a sarcinii în reacții nucleare
Verifică-te!
- Care sunt cele trei tipuri principale de radiații radioactive și din ce sunt compuse?
- Ce relație matematică există între timpul de înjumătățire (T₁/₂) și constanta de dezintegrare (λ)?
- Ce cantități se conservă într-o reacție nucleară?