Yhteenveto

2023-08-02T10:41:52+03:00

Atomin massa on aina pienempi kuin sen protonien, neutronien ja elektronien massojen summa. Massavaje [[$ \Delta m $]] aiheutuu ytimen vahvasta vuorovaikutuksesta ja lasketaan isotoopille [[$ _Z^AX_N $]] seuraavasti:

[[$ \quad \Delta m = Z m_p+N m_n+Z m_e-m_{X\text{-atomi}}$]]

Massalla ja energialla on vastaavuus: [[$ E=mc^2 $]]
Atomimassayksikkö eli dalton on [[$ 1 \text{ u}=1,660540·10^{-27}\text{ kg} $]]. Massaa vastaava energia voidaan laskea sen perusteella, että [[$ 1 \text{ u}= 931,49 \dfrac {\text{MeV}} {c^2} $]].
Ytimen sidosenergia on massavajetta vastaava energia: [[$ E_B=\Delta m c^2 $]]. Tämä energia vaaditaan, jos ydin halutaan purkaa yksittäisiksi nukleoneiksi.
Sidososuus ilmaisee sidosenergian määrän yhtä nukleonia kohden: [[$ b=\dfrac{E_B}{A} $]].

Alfahajoamisessa radioaktiivisen isotoopin ytimestä irtoaa alfahiukkanen eli heliumydin. Tämä voidaan ilmaista yleisesti reaktioyhtälöllä:

[[$ \quad ^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}\text{Y}+^4_2\text{He} $]]

Beeta^--hajoamisessa ytimen neutroni muuttuu protoniksi, elektroniksi ja antineutriinoksi. Tämä voidaan ilmaista yleisellä yhtälöllä:

[[$ \quad ^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A}_{Z+1}\text{Y}+^0_{-1}\text{e}+\bar{v} $]]

Beeta⁺-hajoamisessa ytimen protoni muuttuu neutroniksi, positroniksi ja neutriinoksi.

[[$ \quad ^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A}_{Z-1}\text{Y}+^0_{+1}\text{e}+v $]]

Elektronisieppauksessa ydin kaappaa elektronin omalta elektronikuoreltaan, jolloin sen protoni muuttuu neutroniksi ja neutriinoksi.

[[$ \quad \text{e}+^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A}_{Z-1}\text{Y}+v $]]

Ydinreaktiossa joko vapautuu tai sitoutuu energiaa. Tulos riippuu siitä, kummassa tilanteessa nukleonit ovat tiiviimmin sitoutuneet toisiinsa: lähtöytimissä vai syntyvissä ytimissä.
Reaktion energia saadaan laskemalla "lopputuotteiden massat" ja "alkutuotteiden massat" sekä muuttamalla tämä massa energiaksi vastaavuuden [[$E=mc^2$]] mukaisesti.
Jos saatu reaktioenergia on positiivinen, lopputuotteiden massa oli suurempi ja reaktiossa massaan sitoutunut energia kasvoi, eli reaktio tarvitsee energiaa.
Jos taas reaktioenergia on negatiivinen, lopputuotteiden massa oli pienempi ja reaktiossa vapautui massaan sitoutunutta energiaa.
Hajoamisreaktioiden energiat saadaan tällä samalla periaatteella hajoamistavasta riippumatta. Koska radioaktiivinen hajoaminen tapahtuu spontaanisti, hajoamisessa vapautuu energiaa.

Radioaktiivisesta näytteestä hajoaa tietyssä ajassa aina yhtä suuri prosenttiosuus.
Näytteessä jäljellä olevien radioaktiivisten ydinten määrä hetkellä [[$t$]] noudattaa mallia [[$N(t)=N_0e^{-\lambda t}$]], missä [[$\lambda$]] on hajoamisvakio ja [[$N_0$]] ydinten lukumäärä alkuhetkellä. Mitä suurempi hajoamisvakio on, sitä nopeammin näyte hajoaa.
Hajoamisvakion sijaan hajoamisnopeutta kuvataan usein puoliintumisajalla [[$T_{1/2}$]], joka kertoo, missä ajassa puolet radioaktiivisista ytimistä hajoaa. Puoliintumisaika liittyy hajoamisvakioon: [[$T_{1/2}=\dfrac{\ln 2}{\lambda}$]].
Näytteen aktiivisuus kertoo, kuinka monta hajoamista siinä tapahtuu sekunnissa. Aktiivisuuden yksikkö on becquerel, Bq (sama kuin 1/s). Aktiivisuus liittyy hajoamisvakion kautta radioaktiivisten ydinten määrään: [[$A=\lambda N$]]

Monivalintojen vastaukset

2023-03-27T15:17:51+03:00

Jos et ymmärtänyt monivalintojen oikeita vastauksia, katso selitykset: