Konu-11: Radyoaktiflik

[sinan]

RADYOAKTİFLİK

• RADYOAKTİFLİK
Kendiliğinden ışıma yapabilen maddelere radyoaktif maddeler denir. Radyoaktiflik çekirdek yapısıyla ilişkilidir. Radyoaktif bir atom hangi bileşiğin yapısına girerse o bileşiği radyoaktif yapar.
Radyoaktif elementler kuvvetli birer enerji kaynağıdır. Radyoaktif elementler bu enerjiyi kendiliklerinden yayınlarlar ve bu olayı hiçbir şekilde durdurmak mümkün değildir.
Radyoaktif elementin tek başına bulunması, bileşik içinde bulunması, katı, sıvı, gaz, iyon halinde bulunması radyoaktif özelliğini etkilemez.
Atomun radyoaktif özellik göstermesinde çekirdekteki proton sayısının nötron sayısına oranı etkilidir. Kararlılık kuşağı dediğimiz, aşağıdaki diyagramda görülen p/n oranı 1 ve 1'e yakın olan atomlar kararlıdır. Yani radyoaktif değildir.

Grafikte de görüldüğü gibi hafif atomlarda, (kütle numaraları düşük) çekirdekte, aşağı yukarı eşit sayıda proton ve nötron bulunduğu halde, ağır elementlerin kararlı yani radyoaktif olmayan çekirdekleri protondan daha çok nötron bulundurur.
Kararlılık kuşağı içerisinde bulunmayan çekirdekler radyoaktiftir. Bu şekilde olan atomlar daha kararlı hale gelmek için ışımalar yaparlar. Işıma yapan atomlara radyoaktif atomlar denir.

Sinan Hoca diyor ki;
Not: Çekirdek ve çekirdekteki taneciklerin değişmesine sebep olan hertür değişim radyoaktiftir ve bu değişmelerde kütle kesinlikle korunmaz.

RADYOAKTİF IŞIMALAR
Işıma; atomun yapısından bazı parçaların atılmasıdır.
a. Alfa Işıması
şeklinde olduğu bilinmelidir.
alfa tanecikleri (+) yüklü taneciklerdir.


b. Beta (B–) Işıması
şeklinde olduğu bilinmelidir.
beta tanecikleri (–) yüklü taneciklerdir.

Beta ışımasında bir nötron bir protona dönüşür. Yani,

Bu esnada çekirdekten bir elektron kütlesine eşit ağırlıkta bir parçacık fırlatılır. Buna beta ışıması denirr.
Beta ışıması B veya B– şeklinde gösterilir.

c. Gama Işıması
Yükü ve kütlesi olmayan ışınlardır. Bu sayede yayılma hızları ve girişgenlikleri çok yüksektir. Enerjisi fazla olan atomlar gama ışıması yaparak kararlı hale geçerler. Gama ışınları saf enerjidir ve canlı hayatına en çok zarar verev taneciklerdir. Gama ışıması mutlaka bir başka çekirdek tepkimesinden sonra gerçekleşir. Tek başına gama ışımalarında çekirdek yapısında bir değişme olmayacağı için radyoaktif bir değişme kabul edilmez.

d. Pozitron ( B+ ) Işıması
Pozitronun kütlesi, elektronun kütlesine eşit +1 yüklü bir parçacıktır.
Bir protonun bir nötrona dönüşmesiyle oluşur.


e. Elektron Yakalama
Kararsız olan çekirdeğin 1s orbitalinden bir elektron almasına denir. Elektron -1 yüklü, çekirdekteki proton +1 yüklü olduğundan çekirdeğe elektronun girmesi ile bir proton bir nötrona dönüşür.

Not:elektron yakalama doğal radyoaktif bir olaydır.

f. Nötron Işıması

nötron ışımasıyla atom izotopuna dönüşmüş olur.

Bahsedilen bu ışımalar sonucu atom kararlılık kazanırsa radyoaktiflik özelliği de sona erer.

RADYOAKTİF BOZUNMALARIN HIZI
Yarılanma Süresi
Radyoaktif maddeler kendilerine has hızlarla parçalanırlar. Parçalanma hızı sıcaklığa, basınca, maddenin fiziksel haline bağlı değildir.
Radyoaktif bozunma hızı, oluşan çekirdeğin kararlılığı için bir ölçüdür ve genellikle yarılanma süresi olarak verilir. Yarılanma süresi demek, maddenin başlangıç miktarı ne olursa olsun, maddenin yarısının bozunması için geçen zamandır ve her izotop için ayrı ayrıdır.
Bir radyoaktif element atomlarının parçalanarak yarıya inmesi için geçen zamana yarılanma süresi veya yarı ömür denir. Radyoaktif bozunmalarda atom parçalanarak başka atoma dönüşecektir.
Mesela; 10 gramlık yarı ömrü t yıl olan radyoaktif madde, t yıl sonra 10 gramdan 5 grama, 2t yıl sonra 2,5 grama düşecektir.
Bir atoma ait birden fazla izotopun her biri radyoaktif olabilir. Fakat bu radyoaktif atomların kararlılıkları farklı farklıdır. Yarılanma süresi uzun olan radyoaktif maddeler yarılanma süresi kısa olan radyoaktif maddelere göre daha kararlıdırlar.

YAPAY RADYOAKTİFLİK
Eğer kararlı bir çekirdek bazı taneciklerle bombardıman edilirse yapay radyoaktiflik meydana gelir. Bombardımanı yapan taneciklerin enerjisi yeteri kadar büyükse çekirdek bunlarla birleşerek yeni bir çekirdek oluşturur. Eğer bu yeni oluşan çekirdek kararsızsa radyoaktif bozunmaya uğrar. Mesela 12C çekirdeği enerjisi arttırılmış protonlarla bombardıman edilirse radyoaktif hale gelir.

Yeni oluşan N çekirdeği radyoaktiftir ve N atomu radyoaktif bozunmaya uğrayacaktır.


Yapay çekirdek tepkimeleri şu özellikleriyle kimyasal tepkimelere benzer.
a. Tepkime sırasında enerji alınır ya da verilir.
b. Tepkimelerin genellikle belirli bir aktifleşme enerjisi vardır.

Yapay çekirdek tepkimeleri, kimyasal tepkimelerden farklı olarak;
a. Atomdaki proton, nötron sayıları değişir.
b. Toplam madde miktarında çok az olsa ölçülecek kadar değişme olur.
c. Tepkimeler yalnızca o izotopa özgüdür.
Çekirdek tepkimeleri ile tabiatta bulunmayan elementlerin izotopları sentezlenebilir.

Fisyon (Bölünme) Tepkimeleri
Kararlılığı az ve büyük olan çekirdeklerin kararlı küçük çekirdeklere dönüşmesine fisyon tepkimesi denir.
Bu olayda büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Bölünme tepkimeleri atom bombalarının yapımında kullanılmıştır.

Füzyon (Kaynaşma) Tepkimeleri
Hafif ve kararlılığı az olan çekirdeklerin, birleşerek ağır ve kararlı çekirdek oluşturmasına füzyon tepkimesi denir.
Bu olayda da çok enerji açığa çıkar. Hidrojen bombasının temeli bu tepkimedir.

Bu tepkimenin güneşte de olduğu kabul edilmektedir. Kaynaşma tepkimeleri çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilebilmektedir. Bu nedenle hidrojen bombasının yapılması atom bombasındaki çekirdek tepkimesinden elde edilen enerji ile gerçekleştirilebilmektedir. Birbaşka deyişle hidrojen bombalarının tetikleme mekanizmasını atom bombaları oluşturur.
Sinan Hoca diyor ki;
Not: Fisyon ve Füzyon tepkimelerinin isimlerinden yola çıkarak hatırlanması için Füzyon yani kaynaşma tepkimelerinin "ü" harfinin fisyon daki "i" harflerinin birleşiminden oluştuğu benzetmesi yapılabilir.
Kaynak:Sanaldersane