Otvori glavni meni

Izmjene

Dodano 18.960 bajtova ,  prije 5 godina
dopuna sa hr
[[Datoteka:Radioactive.svg|thumbmini|Znak za opasnost od radioaktivnosti]]
'''Radioaktivnost''' je spontano emitiranje alfa-česticȃ i beta-česticȃ iz tvari, često praćeno i emisijom gama elektromagnetskih valova, pri čemu kemijski elementi prelaze iz jednih u druge te se oslobađa energija u obliku kinetičke energije emitiranih čestica ili energije elektromagnetskih valova a svaka atomska jezgra ima karakteristično [[vrijeme poluraspada]].
'''Radioaktivnost''' je spontani proces u kojem se [[atomsko jezgro]], emitujući jednu ili više [[elementarna čestica|čestica]] ili kvanata elektromagnetnog zračenja, preobražava u drugo jezgro. Prvobitno nije bila poznata priroda zračenja nego se zbirno govorilo o radijaciji pa je ova pojava "raspada" jezgra nazvana radioaktivnost, a jezgra koja emituju čestice ili zračenje radioaktivna jezgra ili, ispravnije radioaktivni [[izotop]]i. Raspadom početnog jezgra, koje se naziva i jezgro roditelj, nastaje novo jezgro, potomak, koje može da ima [[redni broj]] Z i/ili [[maseni broj]] A različit od jezgra roditelja. Radioaktivni raspad karakteriše se vrstom i energijom emitovane radijacije i [[vreme poluraspada|vremenom poluraspada]]. U prirodi se javljaju [[alfa raspad|alfa-raspad]], beta<sup>-</sup>-raspad i [[gama raspad|gama-raspad]]. Pri alfa-raspadu radioaktivna jezgra emituju jezgra helijumovih atoma <sup>4</sup>He<sup>++</sup>. Kod beta<sup>-</sup>-raspada, iz jezgra se emituju [[elektron]] i [[antineutrino]], a kod gama-raspada jezgro zrači elektromagnetne talase ([[foton]]e) velike energije. U laboratoriji mogu da se dobiju i jezgra koja se raspadaju emitujući [[pozitron]]e i [[neutrino|neutrina]] (beta<sup>+</sup>-raspad) ili kod kojih dolazi do [[K-zahvat]]a.
 
U radioaktivnim procesima, [[Elementarna čestica|elementarne čestice]] ili [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetska zračenja]] emitiraju se iz [[Atomska jezgra|jezgri atoma]]. Najuobičajeniji oblici zračenja tradicionalno se nazivaju [[alfa-čestica|alfa-čestice]] (α), [[beta-čestica|beta-čestice]] (β) i [[Gama-čestica|gama]] (γ) zračenjima. Zračenja iz jezgre se događaju i u drugim oblicima, uključujući emitiranje [[proton]]a ili [[neutron]]a, te spontanih [[nuklearna fisija|nuklearnih fisija]] (cijepanja) masivnih jezgri. Od svih jezgri koje su pronađene u prirodi, mnoge su stabilne. To je zbog toga što su se sve kratkoživuće radioaktivne jezgre raspale tijekom [[povijest]]i [[Zemlja|Zemlje]]. U prirodi se nalazi oko 270 stabilnih i oko 50 prirodnih radioaktivnih [[izotop]]a. Tisuće drugih radioaktivnih izotopa umjetno su stvarani u [[laboratorij]]ima.
== Istorija otkrića radioaktivnosti ==
 
Radioaktivni raspad pretvara jednu jezgru u drugu ako nova jezgra ima veću [[Nuklearna energija vezanja|energiju vezanja]] po [[nukleon]]u nego što je imala početna jezgra. Razlika u energiji vezanja (prije i poslije raspada) određuje koji se raspadi mogu energijski događati, a koji ne. Višak će energije vezanja izlaziti u obliku [[kinetička energija|kinetičke energije]] ili mase čestica u raspadu. <ref> [http://www.nek.si/hr/o_nuklearnoj_tehnologiji/nuklearno_gorivo/od_rude_do_zutog_kolaca/] "Od rude do žutog kolača", Nuklearna elektrana Krško, 2011.</ref>
Prirodnu radioaktivnost otkrio je krajem prošlog veka francuski fizičar [[Antoine Henri Becquerel|Anri Bekerel]]. Trudeći se da ustanovi uzrok [[fluoroscencija|fluorescencije]] odnosno [[fosforoscencija|fosforescencije]] nekih materijala (što je i njegov otac, takođe fizičar, proučavao), Bekerel je na fotografsku ploču umotanu u crni papir postavio kristal [[uranijum]]ove soli i onda sve izlagao sunčevoj svetlosti. Nakon razvijanja fotografske ploče pokazalo se da je ona bila “osvetljena”, dakle, uranijumova so je emitovala zračenje koje može da prođe kroz crni papir i da dejstvuje na fotografsku ploču. Bekerel je smatrao da uranijumova so zrači pod dejstvom sunčeve svetlosti. A onda, jednog dana, zbog oblačnosti, odustao je od eksperimenta, i foto ploču umotanu u crni papir odložio, a preko nje i unarijumsku so. Posle nekoliko dana ipak je razvio ploču i na veliko iznenađenje, ustanovio da je i ona jako ozračena. Ispravno je zaključio da uranijumova so, bez spoljašnjeg uticaja, dakle spontano, emituje zračenje koje prolazi kroz hartiju i izaziva zacrnjenje foto ploče. [[Marie Curie|Marija Kiri]] je ovu pojavu nazvala radioaktivnost.
 
Nuklearni raspadi moraju zadovoljiti nekoliko [[Zakon očuvanja energije|zakona očuvanja energije]], podrazumijevajući da vrijednost očuvane veličine nakon raspada (uzimajući u obzir sve produkte) ima jednaku vrijednost kao i za jezgru prije raspada. Očuvane veličine su ukupna [[energija]] (uključujući [[Ekvivalencija mase i energije|ekvivalent energije mase]]), [[električni naboj]], linearna i kutna [[količina gibanja]], broj [[nukleon]]a, te [[lepton]]ski broj (tj. suma broja [[elektron]]a, [[Neutrino|neutrina]], te [[pozitron]]a i antineutrina, uzimajući [[Antimaterija|antičestice]] s -1). <ref> [http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/nek/fisija.html] "4.1 FIZIKA NEK-a - Fisija", Nuklearna elektrana Krško, e-škola, 2011.</ref>
Marija Kiri je zajedno s [[Pierre Curie|Pjerom Kirijem]] proučavala radioaktivnost i drugih uranijumovih jedinjenja, npr. rude pehblende (koja se uglavnom sastoji od uranil oksida U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>). M. Kiri je utvrdila da je zračenje mnogo jače i da nije proporcionalno količini uranijuma. Pretpostavila je da ruda pehblende sadrži malu količinu nekog elementa koji mnogo jače zrači. Korišćenjem običnih hemijskih postupaka za razdvajanje elemenata, P. i M. Kiri izolovali su [[polonijum]] i [[radijum]]. Radijum je izolovan posle dugog i strpljivog prerađivanja jedne tone rude pehblende iz koje je već bio izvađen uranijum. Izdvojene su najpre male količine radijuma u obliku radijum-hlorida, a 1910. godine elektrolizom je dobijen i čist radijum. Otprilike u isto vreme M. Kiri i G. Šmit otkrili su, nezavisno, da su i [[torijum]]ova jedinjenja radioaktivna. Zatim su A. Debijern i F. Gizel u uranijumskim mineralima našli još jedan radioaktivni element - [[aktinijum]]. Posle ovih prvih otkrića, sistematskim ispitivanjima, otkriveno je da u prirodi postoji četrdesetak radioaktivnih elemenata.
 
== Osnovne osobineHistorija ==
[[Datoteka:Henri Becquerel.jpg|desno|mini|desno|250px|'''Henri Becquerel''' je otkrio prirodnu radioaktivnost]]
[[Datoteka:Alfa beta gamma radiation.svg|thumb|280px|Alfa-zračenje ne može prodirati ni kroz papir]]
Prirodnu radioaktivnost otkrio je [[Henri Becquerel]] [[1896]]. uočivši da [[uranij]]eve [[soli]] emitiraju nevidljivo zračenje koje djeluje na fotografsku ploču kroz zaštitni papir slično [[X-zrake|rendgenskim zrakama]] te da pod utjecajem toga zračenja elektroskop gubi naboj. Primijetio je da uranijeve soli stalno u mraku [[Fluorescencija|fluoresciraju]]. Tako na primjer, čisti [[kalij]]ev uranil sulfat u mraku stalno svijetli slabom zelenkastom [[Luminiscencija|luminiscentnom]] svijetlošću. Daljnjim ispitivanjem, Becquerel je pronašao da zračenje koje izazivaju uranijevi spojevi [[Ionizacija|ioniziraju]] zrak ([[ionizirajuće zračenje]]), izazivaju fluorescenciju i prolaze kroz [[papir]], pločice [[aluminij]]a i [[Bakar (element)|bakra]]. Kroz zatvoreni spremnik one djeluju na [[Fotografija|fotografsku]] ploču, a djeluju i na našu [[Koža|kožu]] i [[Klica|klice]] raznih biljaka. Utvrdio je da ti zraci imaju slična svojstva kao [[Rendgenske zrake|rendgenske zrake]] (X – zrake), pa su se u početku te zrake nazivale i '''Becquerelove zrake'''. 1899. je Becquerel pronašao da te zrake skreću u [[magnetsko polje|magnetskom polju]], pa se razlikuju od rendgenskih zraka, koje ne skreću u magnetskom polju. <ref> [http://ahyco.ffri.hr/povijestfizike/20_atomska.htm] "Povijest fizike", Ivan Supek, 2011.</ref>
Radioaktivno zračenje prodire kroz različite materijale, a takođe može i da jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Proučavajući prodornu moć zračenja koja emituje uranijum, Raderford je utvrdio da postoje dve vrste zračenja (alfa i beta). Alfa-zračenje lakše se apsorbuje od beta- ali više jonizuje sredinu kroz koju prolazi. Alfa i beta zraci različito skreću u magnetnom polju, na osnovu čega je zaključeno da je reč o česticama suprotnog naelektrisanja i različite mase. Treći oblik prirodne radioaktivnosti (gama-zračenje) otkrio je P. Vilar utvrdivši da ono ne skreće u magnetnom polju, a da se odlikuje izuzetnom prodornošću.
 
[[Marie Curie|Marie Curie-Skłodowska]] otkrila je 1898. takvo zračenje kod torijevih spojeva, te da se na zračenje ne može utjecati električnom strujom, zagrijavanjem, kemijskim reakcijama i sl., da se radioaktivni kemijski elementi pretvaraju jedni u druge i da je vjerojatnost raspada neovisna o starosti pojedinog atoma. Otkrila je da uranijev mineral '''uraninit''' (pehblend) emitira pet puta jače zrake nego čisti [[uranij]]. Kada je išla istraživati uraninit, pronašla je da se sastoji 75% od uranijevog oksida U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>, a pronašla je još i neke druge [[Kemijska tvar|kemijske tvari]]: PbS, CaO, SiO<sub>2</sub>, FeO, MgO i [[Bizmut|Bi]]. 1898. je Marie mjerila zračenje pojedinih udjela, pomoću osjetljivog [[Mjerni instrument|elektroskopa]], uz primjenu piezoelektriciteta i ionizacije zraka. Utvrdila je na primjer da [[bizmut]], dobijen iz uraninita, ima 60 puta jače zračenje od čistog uranija. Pronašla je da bizmutovo jako zračenje nastaje uslijed prisustva naznatne količine jednog nepoznatog kemijskog elementa, za koji se kasnije utvrdilo da je [[radij]]. Zato je predložila da se kemijski elementi koji izazivaju Becquerelove zrake nazovu '''radioaktivni elementi''', a njihovo svojstvo radioaktivnost. Tek 1910. je uspjela izdvojiti radij.
Proces radioaktivnog raspada je egzoterman, dakle praćen oslobađanjem energije. Energijski bilans radioaktivnog raspada najlakše je odrediti pomoću Ajnštajnove relacije za odnos mase i energije
 
[[Ernest Rutherford]] otkrio je 1899. da se zračenje [[radij]]a sastoji od dvije komponente koje se različito apsorbiraju u tvarima. Onu vrstu zraka koje ne mogu da prođu kroz [[aluminij]]sku pločicu debljine 0,02 [[metar|mm]] nazvao je [[alfa-čestica]]ma, a onu vrstu koja je prolazila i kroz deblje slojeve nazvao je [[beta-čestica]]ma. Na osnovu skretanja u magnetskom polju, utvrdeno je da alfa-čestice imaju pozitivni [[električni naboj]], a beta-čestice negativan električni naboj. <ref> [http://chem.grf.unizg.hr/media/download_gallery/2.predavanje_09..pdf] "Kemija I", chem.grf.unizg.hr, 2011.</ref>
:<math> E = m c^{2} </math>
 
[[Paul Villard]] je 1900. otkrio još prodorniju komponentu, [[Gama-čestica|gama-zrake]]. Ernest Rutherford i [[Frederick Soddy]] (1902.) na temelju analize gibanja zrakâ u magnetskom polju objasnili su prirodu radioaktivnosti. [[Wolfgang Pauli]] postavio je 1930. hipotezu o postojanju [[Neutrino|neutrina]], tadašnjim detektorima neuhvatljive čestice koja odnosi dio energije u beta-raspadu. [[Enrico Fermi]] postavio je 1933. prvu strogu teoriju beta-raspada koja pretpostavlja da prijelaz neutrona u proton ili obratno uzrokuje slabo nuklearno međudjelovanje, a pritom dolazi do simultane emisije ili apsorpcije [[elektron]]a i neutrina. [[Irène Joliot-Curie]] i Frederik Joliot-Curie prvi su 1934. umjetno izazvali radioaktivnost i proizveli umjetni [[radioizotop]] stabilnog elementa.
 
== Vrste radioaktivnih raspada ==
[[Datoteka:Alfa beta gamma radiation.svg|250px|mini|desno|Alfa-zračenje može zaustaviti papir; beta-zračenje može zaustaviti aluminijski lim debeo nekoliko milimetara; a većinu gama-zračenja može zaustaviti desetak centimetara debela olovna ploča.]]
[[Alfa raspad]] promjena je [[Atomska jezgra|atomske jezgre]] pri kojoj jezgra emitira [[alfa-čestica|alfa-česticu]], [[Relativna atomska masa|maseni broj]] se smanjuje za 4, a [[atomski broj]] za 2. Primjerice alfa-raspadom [[uranij]]a-238 nastaju [[torij]]-234 i alfa-čestica. [[Ernest Rutherford]] zaključio da su alfa-čestice ustvari [[ion]]i [[helij]]a ili samo atomska jezgra helija. <ref> [http://www.fer.unizg.hr/_download/repository/UNE_compl_r1_-_ver_4_DF.pdf] "Uvod u nuklearnu energetiku", Prof. dr. sc. Danilo Feretić, 2011.</ref>
Beta raspad promjena je atomske jezgre pri kojoj dolazi do emisije ili apsorpcije [[elektron]]a ili pozitivnog elektrona ([[pozitron]]a) i antineutrina ili [[neutrino|neutrina]]. Pritom se [[Relativna atomska masa|maseni broj]] ne mijenja, a [[atomski broj]] elementa promijeni se za jedan. U prirodnim radioaktivnim nizovima pri tzv. beta-minus-raspadu jedan [[neutron]] u jezgri raspada se na elektron, antineutrino i proton. Primjerice beta-raspadom [[torij]]a-233 nastaju [[paladij]]-234, beta-minus-čestica i antineutrino. Prilikom umjetno izazvane radioaktivnosti može doći i do beta-plus-raspada, tj. emisije pozitrona i neutrina; maseni broj elementa ostaje isti, a atomski se broj smanji za jedan. [[Beta-čestica|Beta-čestice]] su ustvari elektroni velikih brzina, ali za razliku od elektrona u elektronskom omotaču atoma, nastaju iz atomske jezgre.
 
'''Elektronski uhvat''' pojava je pri kojoj jezgra zahvati jedan elektron iz atomskog omotača i smanji svoj pozitivni naboj za jedan. Udaljeni elektroni popunjavaju ispražnjena mjesta i pritom dolazi do emisije rendgenskoga zračenja.
gde je ''E'' energija ekvivalentna masi ''m'', a ''c'' brzina svetlosti u vakuumu. U skladu sa time energija E koja se oslobađa pri radioaktivnom raspadu jednaka je:
 
Gama-radioaktivnost prijelaz je između stanja više pobuđenosti atomske jezgre u stanje niže pobuđenosti ili u osnovno stanje, a elektromagnetsko zračenje visoke frekvencije koje se pritom emitira naziva se [[Gama-čestica|gama-zračenje]]. Tada se ne mijenjaju više atomski ni maseni broj elementa. Za gama-zračenje je utvrđeno da odgovaraju '''tvrdim''' [[Rendgenske zrake|rendgenskim zrakama]]. To su dokazali [[Ernest Rutherford]] i E. N. da Costa Andrade 1914., [[ogib]]om ili difrakcijom gama-čestica kroz odgovarajuću [[Kristalna rešetka|kristalnu rešetku]], pomoću koje su uspijeli i odrediti i njihovu [[valna duljina|valnu duljinu]]. Prema dosadašnjim mjerenjima utvrđeno je da su valne duljine gama-čestica između 0,000466 [[metar|nm]] i 0,0428 nm. Prema tome, gama-čestice odgovaraju kratkovalnom rendgenskom zračenju, ali za razliku od rendgenskog zračenja nastaju u [[Atomska jezgra|atomskoj jezgri]].
 
Unutarnja konverzija proces je pri kojem jezgra izravno predaje višak energije elektronu u unutarnjim slojevima atomskog omotača. Taj elektron napušta atom, a njegovo izbacivanje prati emisija rendgenskih zraka. Redni i maseni brojevi atoma ne mijenjaju se.
:<math> E = M_r c^{2} - \left ( M_p c^{2} + \sum M_e c^{2} \right ),</math>
 
Zračenje nastalo radioaktivnošću razlikuje se po prodornosti, električnom naboju, građi i po procesima koji dovode do emisije. Alfa-zračenje može zaustaviti papir, beta-zračenje može zaustaviti aluminijski lim debeo nekoliko milimetara, a većinu gama-zračenja može zaustaviti desetak centimetara debela olovna ploča. U magnetskom polju alfa-zrake savijaju se kao pozitivno nabijene čestice, beta-zrake kao negativne ili pozitivne, a gama-zrake prolaze nesmetano.
'''Neutronsko zračenje''' je roj brzih [[neutron]]a, po masi slični [[proton]]ima. Vrlo lako prodiru kroz neku [[Kemijska tvar|kemijsku tvar]], jer nemaju [[električni naboj]]. Neutronsko zračenje može biti posljedica [[nuklearna reakcija|nuklearne reakcije]]. Komponenta je [[Kozmičke zrake|kozmičkog zračenja]] i zračenja iz nestabilnih teških jezgri. Vrlo snažno neutronsko zračenje nastaje u [[nuklearni reaktor|nuklearnim reaktorima]] tijekom [[Nuklearna lančana reakcija|nuklearne lančane reakcije]] jezgri. Energija neutrona kod neutronskih zračenja iznosi od oko 10 [[Elektronvolt|MeV]] pa naniže. Ako se energija neutrona smanji na energije manje od 1 eV, nazivaju se '''termičkim neutronima'''.
 
Ostala zračenja se nazivaju prema česticama od kojih se sastoje: [[proton]]sko, [[deuterij]]sko, [[tricij]]sko, teškoionsko, i drugo. Takva zračenja mogu nastati u nuklearnim reakcijama, dio su kozmičkog zračenja, a nastaju i u nuklearnim reaktorima ili [[Nuklearno oružje|nuklearnim eksplozijama]].
gde su ''M''<sub>''r''</sub> masa roditelja, ''M<sub>p</sub>'' masa potomka i ''M<sub>e</sub>'' mase mirovanja emitovanih čestica. Dakle, oslobođena energija (kinetička i elektromagnetna) jednaka je razlici u masi između jezgra roditelja i svih proizvoda njegovog raspada.
 
===Podjela radioaktivnih raspada===
 
{|class="wikitable"
Jedinica za radioaktivnost u [[SI]] sistemu je [[Bekerel]] (Bq).
|- bgcolor="#eee0e0" style="white-space: nowrap"
!Vrsta radioaktivnosti !! Elementarne čestice koje sudjeluju !!Novi kemijski element
|-
|bgcolor=#cccccc colspan=3|'''Radioaktvno zračenje s emisijom protona i neutrona:'''
|-
|[[Alfa raspad]] || [[Alfa-čestica]] ([[Relativna atomska masa|A]] = 4, [[Atomski broj|Z]] = 2) koja je emitirana iz atomske jezgre || (''A''&nbsp;−&nbsp;4, ''Z''&nbsp;−&nbsp;2)
|-
|Protonsko zračenje || Proton izbačen iz atomske jezgre || (''A''&nbsp;−&nbsp;1, ''Z''&nbsp;−&nbsp;1)
|-
|Neutronsko zračenje || Neutron izbačen iz atomske jezgre || (''A''&nbsp;−&nbsp;1, ''Z'')
|-
|Dvostruko protonsko zračenje || Dva protona izbačena iz atomske jezgre istovremeno || (''A''&nbsp;−&nbsp;2, ''Z''&nbsp;−&nbsp;2)
|-
|Samostalna [[nuklearna fisija]] || Atomska jezgra se raspada u dvije ili vise manje atomske jezgre i ostale čestice || &mdash;
|-
|Teškoionsko zračenje || Atomska jezgra zrači određenu vrstu manjih atomskih jezgri (''A''<sub>1</sub>, ''Z''<sub>1</sub>) koje su manje ili veće od alfa-čestica || (''A''&nbsp;−&nbsp;''A''<sub>1</sub>, ''Z''&nbsp;−&nbsp;''Z''<sub>1</sub>) + (''A''<sub>1</sub>, ''Z''<sub>1</sub>)
|-
|bgcolor=#cccccc colspan=3 | '''Različiti oblici beta raspada:'''
|-
|Beta<sup>-</sup> raspad || Atomska jezgra zrači elektron i elektronski antineutrino || (''A'', ''Z''&nbsp;+&nbsp;1)
|-
|Pozitronsko zračenje ili beta<sup>+</sup> raspad || Atomska jezgra zrači pozitron i elektronski antineutrino || (''A'', ''Z''&nbsp;−&nbsp;1)
|-
|Elektronski uhvat || Atomska jezgra uhvati elektron iz orbite i zrači neutrino, pa je nova atomska jezgra u pobuđenom i nestabilnom stanju || (''A'', ''Z''&nbsp;−&nbsp;1)
|-
|Ograničeni beta raspad || Atomska jezgra zrači elektron i antineutrino, ali elektron bude uhvaćen u praznu K-ljusku; nova atomska jezgra u pobuđenom i nestabilnom stanju. Ta pojava je rijetka, osim kod ioniziranih atoma, koji imaju prazninu u K-ljusci. || (''A'', ''Z''&nbsp;+&nbsp;1)
|-
|Dvostruki beta raspad || Atomska jezgra zrači dva elektrona i dva antineutrina || (''A'', ''Z''&nbsp;+&nbsp;2)
|-
|Dvostruki elektronski uhvat || Atomska jezgra uhvati dva orbitalna elektrona i zrači dva neutrina – nova atomska jezgra u pobuđenom i nestabilnom stanju || (''A'', ''Z''&nbsp;−&nbsp;2)
|-
|Elektronski uhvat sa zračenjem pozitrona || Atomska jezgra uhvati orbitalni elektron i zrači poziton i dva neutrina || (''A'', ''Z''&nbsp;−&nbsp;2)
|-
|Dvostruko pozitronsko zračenje || Atomska jezgra zrači dva pozitrona i dva antineutrina || (''A'', ''Z''&nbsp;−&nbsp;2)
|-
|bgcolor=#cccccc colspan=3 | '''Prijelazno stanje istog atomskog jezgra''':
|-
|Izometarski prijelaz || Pobuđena atomska jezgra zrači visokoenergetski foton (gama-zračenje) || (''A'', ''Z'')
|-
|Unutarnja pretvorba || Pobuđena atomska jezgra prenosi energiju na orbitalni elektron, koji bude izbačen iz atoma || (''A'', ''Z'')
|}
 
==Ionizirajuće zračenje==
== Literatura ==
[[Datoteka:Alpha Decay.svg|mini|desno|250px|[[Alfa-čestica|Alfa-čestice]] su ustvari ioni helija ili samo atomska jezgra helija.]]
[[Datoteka:Beta-minus_Decay.svg|mini|desno|250px|[[Beta-čestica|Beta-čestice]] su ustvari elektroni velikih brzina, ali za razliku od elektrona u elektronskom omotaču atoma, nastaju iz atomske jezgre]]
[[Datoteka:Gamma Decay.svg|mini|desno|250px|Gama-zračenje odgovara kratkovalnom rendgenskom zračenju, ali za razliku od rendgenskog zračenja nastaje u atomskoj jezgri.]]
[[Ionizirajuće zračenje]] je pojava za koju ljudska osjetila nisu razvijena, za razliku od mnogih drugih pojava u prirodi. Izravne posljedice djelovanja ionizirajućeg zračenja na živi svijet većinom su zakašnjele i teško ih je povezati s uzrokom. Čovjek može biti izložen i smrtonosnoj dozi ionizirajućeg zračenja, a da u samom trenutku ozračivanja ništa ne osjeti. Posljedice ozračivanja, bez osjetilne veze s uzrokom zapažaju se tek nakon nekog vremena, od nekoliko sati do nekoliko dana ili čak godina, što ovisi o vrsti i svojstvima tog zračenja. Otuda je razumljiv čovjekov strah, a poznavanje osnovnih svojstava ionizirajućeg zračenja, međudjelovanja zračenja s tvari, a posebno djelovanja zračenja na živa bića, je neobično važno u stručnom i psihološkom smislu.
 
Ionizirajuće zračenje je pojava prijenosa [[energija|energije]] u obliku [[foton]]a (kvanti elektromagnetskog zračenja) ili masenih čestica, a koje ima dovoljno energije da u međudjelovanju s kemijskom tvari [[Ionizacija|ionizira]] tu tvar. Ionizirajuće zračenje posljedica je promjene stanja materije u mikrosvijetu. To su promjene u energiji ili u sastavu atoma ili atomske jezgre, pri čemu se emitiraju fotoni ili druge čestice. U međudjelovanju s tvari dolazi do izmjene energije i izmjene strukture ozračene tvari. Takve posljedice mogu biti korisne, ali i vrlo štetne. <ref> [http://personal.unizd.hr/~mdzela/nastava/KTF.pdf] "Ionizirajuće zračenje u biosferi", Nuklearna elektrana Krško, Mile Dželalija, Kemijsko-tehnološki fakultet, Sveučilište u Splitu, 2011.</ref>
S. Macura, J. Radić-Perić, ATOMISTIKA, Službeni list, Beograd, 2004. glava 11.
 
==Zakon radioaktivnog raspada==
Vjerojatnost da će se pojedina [[atomska jezgra]] raspasti tijekom nekog vremenskog intervala ne ovisi o dobi dotične jezgre ili o tome kako je ona stvorena. Iako se stvarno vrijeme života pojedine jezgre ne može predvidjeti, srednje (ili prosječno) vrijeme života nekog uzorka identičnih jezgri može biti izmjereno i predviđeno. Jednostavan način određivanja vremena života nekih izotopa je mjerenje vremena raspada polovice jezgri tog promatranog uzorka. To se vrijeme naziva [[Vrijeme poluraspada|vremenom poluraspada]], t<sub>1/2</sub>. Od originalnog broja jezgri koje se nisu raspale, njih polovica će se raspasti ako čekamo drugi interval vremena poluraspada pa ih ostaje jedna četvrtina. Za još jedan interval vremena poluraspada ostat će ih samo osmina neraspadnutih, itd.
 
Broj jezgri nekog uzorka koji će se raspasti u datom vremenskom intervalu je razmjeran broju jezgri tog uzorka. To vodi na zaključak da je proces radioaktivnog raspada [[Eksponencijalna funkcija|eksponencijalni proces]]. Broj ''N'' atomskih jezgri koje su ostale neraspadnute nakon vremena ''t'', u odnosu na izvorni broj jezgri N<sub>0</sub>, je:
== Vidi još ==
 
:<math>N(t) = N_0\,e^{-{\lambda}t} = N_0\,e^{-t/ \tau}. \,\!</math>
 
gdje se ''λ'' naziva '''konstanta radioaktivnog raspada''' i vrijedi:
* [[izvori radioaktivnosti]].
 
:<math>\tau = \frac{1}{\lambda}.</math>
 
a mjerna jedinica je recipročna sekunda, s<sup>-1</sup>.
 
== Djelovanje radioaktivnog zračenja ==
Svijet u kojem živimo radioaktivan je od svog postanka. Postoji oko 60 [[radionuklid]]a (radioaktivnih elemenata), koje možemo pronaći u tlu, zraku, vodi, hrani, a time i u svim živim bićima. Po tome kako su nastali dijele se na one koji su oduvijek prisutni na [[Zemlja|Zemlji]], one koji nastaju kao posljedica djelovanja [[Kozmičke zrake|kozmičkih zraka]], te one koji su posljedica ljudske [[Tehnologija|tehnologije]].
 
U prvoj su skupini radioaktivni elementi poput [[uranij]]a-235, uranija-238, [[torij]]a-232, [[radij]]a-226, [[radon]]a-222 ili [[kalij]]a-40. Oni potječu još iz vremena stvaranja Zemlje, a karakterizira ih vrlo dugo vrijeme poluraspada, čak i do milijardu godina (iznimka je plin radon, čiji je poluživot 3,8 dana). Kozmičko zračenje nas neprestano pogađa. Izvor mu je uglavnom izvan našeg [[Sunčev sustav|Sunčevog sustava]], a sastoji se od raznih oblika zračenja: od vrlo brzih teških [[Elementarna čestica|čestica]], pa do visokoenergijskih [[foton]]a i [[mion]]a. Ono međudjeluje s atomima u gornjim slojevima atmosfere i tako proizvodi radionuklide, koji su najčešće kraćih vremena poluživota. To su, na primjer, [[ugljik-14]], [[tricij]], [[berilij]]-7 i drugi.
 
Ljudi su svojim djelovanjem, poglavito razvojem [[nuklearni reaktor|nuklearnih reaktora]] i testiranjem [[nuklearno oružje|nuklearnog oružja]], stvorili još neke radioaktivne elemente, poput [[stroncij]]a-90, [[jod]]a-129, joda-131, [[cezij]]a-137, [[plutonij]]a-239 itd.
 
==Mjerne jedinice radioaktivnosti==
[[Datoteka:AirShower.svg|mini|desno|275px|Kozmičke zrake ili pljusak elementarnih čestica]]
[[Datoteka:Atomic cloud over Hiroshima.jpg|desno|275px|mini|Ekspozija iznad Hirošime]]
[[Datoteka:Croatia.a320.arp.750pix.jpg|mini|desno|275px|Jedan sat leta u[[ zrakoplov]]u, gdje je intenzitet kozmičkog zračenja mnogo veći zbog tanjeg atmosferskog štita no na površini mora, ozrači putnika približno četiri puta više nego cijela nuklearna industrija u godinu dana]]
Aktivnost radioaktivnog uzorka mjeri se u [[bekerel]]ima (Bq). Aktivnost od 1 Bq znači jedan radioaktivni raspad u sekundi. Kako su aktivnosti uzoraka često vrlo velike u upotrebi je i veća jedinica [[kiri]] (Cu). 1 Cu iznosi 3,7∗ 10<sup>10</sup> Bq.
 
Da bi se mjerila [[energija]], koju putem [[Ionizirajuće zračenje|ionizirajućeg zračenja]] apsorbira određena tvar, koristi se jedinica [[grej]] (Gy). Omjer te energije i mase tijela koje ju apsorbira zove se [[apsorbirana doza]]. Ako se energija od 1 [[Džul|J]] apsorbira u 1 [[kilogram|kg]] tvari govorimo o apsorbiranoj dozi od 1 Gy. Ovako definirana doza ne govori ništa o [[biologija|biološkim]] učincima apsorbiranog zračenja. Svaka vrsta zračenja (α, β, γ) ima drugačiji utjecaj na žive stanice, koji se opisuje faktorom Q. Zato se definira [[ekvivalentna doza]], koju dobijemo tako da apsorbiranu dozu pomnožimo faktorom Q. Jedinica za ekvivalentnu dozu je [[sievert]] (Sv).
 
===Koliko smo ozračeni?===
Od zračenja se nikamo ne možemo sakriti. Stoga svaki čovjek prima godišnju ekvivalentnu dozu zračenja od približno 3,5 mSv. To je prosječna doza, a sastoji se od sljedećih doprinosa:
* Udisanje [[radon]]a - 2 mSv
* Ostali [[radionuklid]]i uneseni u tijelo - 0,39 mSv
* Zemljino zračenje - 0,28 mSv
* [[Kozmičke zrake|Kozmičko zračenje]] - 0,28 mSv
 
Tako ispada da je ukupna doza od prirodnih izvora 3 mSv, a ukupna doza od umjetnih izvora 0,5 mSv. Ukupna doza od umjetnih izvora proračunata je prema prosječnoj izloženosti medicinskom zračenju, korištenju raznih aparata, te doprinosu od testiranja nuklearnog oružja i rada nuklearnih elektrana. Najveći doprinos od umjetnih izvora daje medicinsko zračenje.
 
Prosječna doza koju primi stanovništvo u pojedinim dijelovima [[Hrvatska|Hrvatske]] od vanjskog ozračivanja: <ref> [http://www.radiobiologija.vef.unizg.hr/skripta/RAD11-20.htm] "Jedinica radioaktivnosti", www.radiobiologija.vef.unizg.hr, 2011.</ref>
* [[Osijek]] (najviše): 1,30 mSv/godina
* [[Zagreb]]: 1,14 mSv/godina
* [[Varaždin]]: 1,10 mSv/godina
* [[Rabac]] (najmanje): 0,66 mSv/godina
* prosjek: oko 1,00 mSv/godina
 
===Učinci raznih doza zračenja===
* više od 10 Sv izaziva tešku bolest i smrt u nekoliko tjedana.
* 2-10 Sv primljenih u kratkom roku izaziva smrt s vjerojatnošću od 50%.
* 1 Sv primljen u kratkom roku izazvao bi radijacijsku bolest (mučninu, gubitak kose), ali najvjerojatnije ne i smrt.
* 50 mSv godišnje je najmanja doza za koju postoje dokazi da izaziva [[Rak (bolest)|rak]].
 
Učinci velikih doza poznati su iz sudbina preživjelih ljudi iz [[Hirošima|Hirošime]] i [[Nagasaki]]ja, za koje je naknadno procijenjena doza zračenja koju su primili. O učincima malih doza govori se na temelju ekstrapolacije učinaka velikih doza i pretpostavke njihove linearnosti, jer je učinke malih doza teško direktno pratiti i razlučiti od brojnih drugih čimbenika koji utječu na zdravlje. Na taj je način izračunato da će od milijun ljudi koji prime dodatnu dozu zračenja od 1 mSv njih 50 zbog toga umrijeti od raka.
 
==Umjetna radioaktivnost==
Radioaktivne jezgre mogu se dobiti bombardiranjem stabilnih jezgara protonima, alfa-česticama, neutronima itd. Glavni izvor umjetnih radioaktivnih elemenata su [[nuklearni reaktor|nuklearni reaktori]] i [[Akcelerator čestica|akceleratori čestica]]. Tijekom [[Drugi svjetski rat|Drugog svjetskog rata]] i pedeset godina poslije razvijano je [[nuklearno oružje]]. Radioaktivni elementi mogu se dobiti i na umjetan način, npr. tako da se prirodni element bombardira nuklearnim projektilima, protonima, alfa-česticama, neutronima itd., te u njemu izazove nuklearna transmutacija u novi element ili novi izotop istog elementa. Kao projektili za bombardiranje neutroni su jako pogodni jer nemaju naboja i stoga lako prodiru u jezgru atoma.
 
Izvori radioaktivnih elemenata mogu biti:
* primjena zračenja u [[medicina|medicini]] (radiobiologija, nuklearna medicina, radioterapija)
* pokusne nuklearne eksplozije
* industrija
* [[Nuklearna elektrana|nuklearne elektrane]] (zrače manje od televizijskog ekrana)
* drugi izvori (aparati za radiobiologiju s rendgenskim zrakama ili neutronima, akceleratori čestica)
 
== Izvori ==
{{Commonscat|Radioactivity}}
{{izvori|3}}
 
[[Kategorija:FizičkaFizikalna kemija]]
[[Kategorija:RadiohemijaNuklearna fizika]]