Slajd 1

,,Krok po kroku w wiat atomw

Charakterystyka czstek elementarnych materiiCzstki elementarne charakteryzowane s przez nastpujce wielkoci: mas spoczynkow, adunek elektryczny, spin (czyli moment pdu), moment magnetyczny oraz redni czas ycia. Podstawowym kryterium podziau czstek elementarnych jest ich masa spoczynkowa. Wg tego kryterium, poza fotonem, rozrnia si czstki elementarne lekkie - leptony, o redniej masie - mezony i cikie - bariony. Mezony i bariony bior udzia w oddziaywaniach silnych - s to tzw. hadrony.

Wszystkim czstkom elementarnym odpowiadaj antyczstki. Zjawisko zderzenia czstki z antyczstk nazwano ANIHILACJ, co oznacza kres ich istnienia.

ANIONANTYCZSTKABARIONYBOZONY- CZSTKI BOSEGODEUTERONELEKTRONFERMIONYFONONFOTONGLUONGRAWITON HADRONYHIPERONY

LEPTONYJONKATIONKWARKIMEZONYMIONY , NEGATONNEUTRINO , NEUTRONPARTONYPROTONTACHIONYRODZAJE CZSTECZEK ELEMENTARNYCH :Historyczny rozwj pojcia atomuPojcie atomu jako najmniejszej czsteczki materii pojawio si w staroytnej Grecji w IV wieku p.n.e. Grecki filozof Demokryt (460-370 p.n.e. ) stwierdzi, e materii nie mona dzieli w nieskoczono, a kresem jej podziau jest atom- atomos w jzyku greckim znaczy niepodzielny. W dziele ,,May Diakosmos napisa: ,,Wszechwiat skada si z atomw, czyli niepodzielnych czsteczek, i prni (). Twierdzi te, e ruch atomw jest wieczny ,tak jak i atomy s wieczne.

Teoria atomistyczno-czsteczkowej budowy materii odya na pocztku XIX wieku, znajdujc potwierdzenie w faktach dowiadczalnych i prawach z nich wynikajcych. Teori t opracowa w 1808 roku John Dalton. Najwaniejsze zaoenia teorii atomistyczno-czsteczkowej byy nastpujce:

Atomy tego samego pierwiastka s identyczne pod wzgldem masy i rozmiarwAtomy maj ksztat kulistyAtom jest najmniejsz czstka pierwiastka, ktra posiada cechy tego pierwiastkaAtomy cz si tworzc czsteczkiZwizek chemiczny jest zbiorem takich samych czsteczekOgromny postp w rozwoju pojcia atomu nastpi po odkryciu zjawiska promieniotwrczoci pierwiastkw oraz otrzymaniu pierwiastkw promieniotwrczych: radu i polonu przez Mari Skodowsk-Curie. Fakty te wskazay, e atomy maj budow zoon.

Model atomu, uwzgldniajcy zoono jego budowy, opracowa w 1911 roku uczony angielski Ernest Rutherford. Sformuowa on teori budowy atomu, przedstawiajc atom jako ukad planetarny, w ktrego rodku znajduje si jdro, a wok niego kra elektrony.Rozwj dziau fizyki, zwanego mechanik kwantow, spowodowa powstanie wspczesnej teorii budowy atomu, ktrego zrozumienie jest trudne i wymaga znajomoci wyszej matematyki oraz uwiadomienia sobie, e w wiecie atomw obowizuj inne prawa fizyki ni w wiecie, ktry nas otacza. Jednym z twrcw mechaniki kwantowej, ktry w 1913 roku sformuowa teori budowy atomu, by duski fizyk Niels Bohr.

Nasze AtomyModele izotopw wodoru

ProtDeuterTryt

TlenTlen

LitHelZjawisko promieniotwrczoci

Naturalna promieniotwrczo jest czci Wszechwiata od momentu jego powstania. Jest obecna na Ziemi, wewntrz materii nieoywionej i ywych organizmw.O tym czy atom jest promieniotwrczy decyduje liczba neutronw. W stabilnym jdrze protony i neutrony powizane s ze sob przez siy jdrowe tak mocno, e adna z czstek nie zdoa si odczy, a jdro pozostanie zrwnowaone i spokojne. Jeli jednak liczba neutronw nie jest zrwnowaona, to jdro ma nadmiar energii, ktr wczeniej czy pniej wyemituje. Takie atomy samorzutnie (niezalenie od jakichkolwiek czynnikw zewntrznych) rozpadaj si uwalniajc energi w postaci fal elektromagnetycznych i/lub strumieni czstek, ktr nazywamypromieniowaniem.Samo zjawisko nazywamypromieniotwrczoci (radioaktywnoci).

Promieniowanie jonizujce

Szczeglnym rodzajem promieniowania jestpromieniowanie jonizujce. Moe mie ono posta promieniowania korpuskularnego (czstki alfa, beta, neutrony) albo elektromagnetycznego (promieniowanie X i gamma (&gamma)). Promieniowanie jonizujce nie oddziauje na nasze zmysy, natomiast przenikajc przez materi wywouje w obojtnych elektrycznie atomach i czstkach zmiany ich adunkw elektrycznych, czyli tzw. jonizacj.

Kwant promieniowania gamma przekazuje swoj energi elektronowi. Jeeli ilo przekazanej energii jest wiksza ni sia oddziaywa jdro-elektron, nastpuje oderwanie elektronu od jdra atomu i rozdzielenie adunkw elektrycznych czyli jonizacja.

IzotopyWszystkie atomy, ktrych jdra maj jednakow liczb protonw tworz okrelony pierwiastek chemiczny. Atomy tego samego pierwiastka maj tak sam liczb protonw i elektronw, ale mog si rni liczb neutronw. Mwimy wtedy o rnychizotopachtego samego pierwiastka. A wic izotop danego pierwiastka jest okrelony przez cakowit liczb jego nukleonw, tj. sum protonw i neutronw.

Przenikliwo promieniowania jonizujcegoPromieniowanie wykazuje rny stopie przenikliwoci przez materi. I tak do pochonicia promieniowania alfa wystarczy cienka warstwa materiau np. kartka papieru, poniewa czstki alfa s duo cisze ni pozostae noniki promieniowania i duo bardziej energetyczne. Te wasnoci pozwalaj czstkom alfa silnie oddziaywa z napotkan materi, nawet z powietrzem, wywoujc jonizacj na bardzo maych dystansach. Czstki alfa przebywaj w powietrzu drog nie dusz ni kilka centymetrw. Promieniowanie beta pochaniaj grubsze materiay np. folia aluminiowa, a do pochonicia promieniowania gamma naley uy grubszych oson z oowiu. Inaczej jest z neutronami, ktre ulegaj rozproszeniu w ciaach staych. Do ich pochonicia stosuje si wic osony wodne tak jak w przypadku reaktorw jdrowych. Najbardziej przenikliwe s neutrina, poniewa przenikaj przez kad materi i niezmiernie rzadko oddziauj z materi. Oczywicie powoduje to bardzo powane problemy przy prbach ich detekcji.

Rozpady promieniotwrcze

Jdro atomowe moe znajdowa si w stanie podstawowym tj. w stanie, w ktrym ma najnisz energi cakowit (a wic i najmniejsz mas), lub w stanie wzbudzonym.Moment wyemitowania przez niestabilny atom nadmiaru energii nazywany jest rozpadem promieniotwrczym. Jdra lekkie, posiadajce kilka protonw i neutronw, staj si stabilne po jednym rozpadzie. Kiedy cikie jdro, takie jak rad lub uran ulegnie rozpadowi, moe by nadal niestabilne, a stan rwnowagi osignie dopiero po wielu rozpadach.Na przykad uran-238, ktry ma 92 protony i 146 neutronw podczas kadego rozpadu traci 2 protony i 2 neutrony. Liczba protonw pozostajca w jdrze po rozpadzie uranu-238 wynosi 90. Jdro z 90 protonami to pierwiastek tor. Oznacza to, e z jdra uranowego powstao jdro toru-234, ktre rwnie jest niestabilne i zmieni si w protaktyn przy kolejnym rozpadzie. Stabilne jdro - ow - powstaje dopiero po czternastu rozpadach.

WykorzystanieGwnie promieniotwrczo wykorzystuje si w medycynie(diagnoza chorb, wpyw lekw na organizm), celach militarnych (bomby atomowe), elektrownie jdrowe(pozyskanie ogromnych iloci energii, ktr mona zastosowa jako napd do wielu pojazdw), datowaniu, czyli okrelania wieku mineraw, ska, Ziemi, wykopalisk archeologicznych, zabytkw staroytnych kultur itp., sterylizacji ywnoci, farmacja jdrowa.Aparatura rentgenowska zasada jej dziaania jest bardzo prosta i polega na tym, e wizka promieni X przenikajc przez badany narzd ulega osabieniu, poniewa cz promieni zostaje pochonita przez tkank. Narzdy zbudowane z tkanek o rnej gstoci, w rnym stopniu pochaniaj wizk promieniowania. Niejednorodnie osabiona wizka promieni X trafia na klisz fotograficzn i powoduje jej zaciemnienie proporcjonalnie do stopnia osabienia. W ten sposb na kliszy fotograficznej uzyskujemy obraz badanego narzdu.

Szczeglnie popularn technologi stao si napromieniowanie ywnoci. Stosuje si j by mc duej przechowywa ywno. Na podstawie bada okazao si, e ywno utrwalana radiacyjnie nie jest toksyczna ani te radioaktywna, jednak podobnie jak i inne procesy utrwalajce radiacja powoduje pewne zmiany chemiczne w ywnoci. Ich rodzaj i zasig zale od chemicznego skadu produktu, dawki promieniowania, temperatury oraz dostpu wiata i tlenu podczas napromieniania. Pod wpywem promieniowania jonizujcego tworz si midzy innymi wolne rodniki i zmniejsza si o 20-60% zawarto witamin A, B1,C i E. Trzeba jednak pamita, e podobne zmiany zachodz w ywnoci pod wpywem termicznej obrbki lub dugotrwaego jej przechowywania

Kolejne zastosowanie promieniotwrczoci znajdziemy w przemyle militarnym. Skonstruowanie bomby atomowej jest prostsze od zbudowania reaktora jdrowego! Dotychczas stworzono bomby jdrowe (atomowe - 1945) wykorzystujce reakcje rozszczepienia jder 233U lub 239Pu; bomby termojdrowe (wodorowe - 1952), opierajce si na syntezie jder helu z izotopw wodoru i litu (tutaj zwyka bomba jdrowa stanowi tylko zapalnik inicjujcy reakcj termojdrow); bomby neutronowe (lata siedemdziesite), emitujc wiksz cz energii w postaci promieniowania neutronowego, nieniszczcego obiektw materialnych, ale zabijajc istoty ywe.

ZagroeniaReakcje rozszczepienia jder pierwiastkw promieniotwrczych przebiegaj w sposb niekontrolowany wykorzystuje si je do produkcji broni masowego raenia. W czasie wybuchu uwalnia si ogromna energia. Podczas zrzucenia bomb na Hiroszim i Nagasaki wiele osb zmaro od razu, a u innych choroba popromienna rozwina si po kilku latach. Dlatego te produkcja i stosowanie izotopw powinna si odbywa pod cis midzynarodow kontrol.

Pierwiastki promieniotwrcze negatywnie dziaaj na organizmy, rwnie na czowieka. W wyniku pochonicia przez organizm duych dawek promieniowania moe wystpi biaaczka nowotwr krwi, katarakta choroba oczu, oraz choroba popromienna objawiajca si biegunk i nudnociami.

Maria Skodowska-CurieUczona, ktrej nie zepsua sawa

Maria Skodowska-Curie (ur. 7 listopada 1867r w Warszawie, zm. 4 lipca 1934 w Sancellemoz), wiatowej sawy uczona pochodzenia polskiego, wikszo ycia spdzia we Francji, tam te rozwina swoj karier naukow. Zajmowaa si badaniami z zakresu fizyki i chemii.Do jej najwikszych dokona nale: opracowanie teorii promieniotwrczoci, technik rozdzielania izotopw promieniotwrczych oraz odkrycie dwch nowych pierwiastkw: radu i polonu. Bya prekursorem nowej gazi chemii - radiochemii.Dwukrotnie wyrniona Nagrod Nobla za osignicia naukowe. Po raz pierwszy w roku 1903 z fizyki wraz z mem Piotrem Curie za badania nad odkrytym przez Antoine Henri Becquerela zjawiskiem promieniotwrczoci, a drugi raz w roku 1911 z chemii za wydzielenie czystego radu.

DziecistwoMaria bya najmodsza z piciorga dzieci Bronisawy z domu Boguskiej i Wadysawa Skodowskich. Jej ojciec pochodzi z podupadej rodziny szlacheckiej, by nauczycielem fizyki, a matka przeoon pensji. Rodzina Marii, a zwaszcza matka bya gboko wierzc i praktykujc katoliczk. W 1876 r. Bronisawa zmara, dziewicioletnia Maria popada w gbok depresje. Zniechcia si rwnie w religii i do koca ycia zostaa ateistk .

Maria poprzez swego kuzyna J. J. Boguskiego, kierownika Pracowni Fizycznej, uzyskuje dostp do laboratorium Muzeum Przemysu i Rolnictwa. Rok pniej spenia si wielkie marzenie Marii - wyjeda do Parya. Zdaje z doskonaymi wynikami egzaminy wstpne i zostaje przyjta na Uniwersytet Paryski. W 1893 r. za bardzo dobre oceny uzyskaa stypendium naukowe oraz magnaceum laude z fizyki, a rok pniej z matematyki. Bya pierwsz kobiet, ktra zdobya na Sorbonie stopie naukowy z fizyki.ycie za granic

Niesamowite zdjcie, wielu mczyzn (m.in. Albert Einstein) i Maria Skodowska Curie W 1903 r. i 1911r. Maria Skodowska Curie wraz z mem Piotrem Curie dwukrotnie zostaa nagrodzona nagrod Nobla. Byo to wynagrodzenie za wynalezienie dwch nowych pierwiastkw promieniotwrczych: Polonu i Radu.Nagroda Nobla

Spotkanie tytanw Po otrzymaniu Nagrody Nobla Maria i Pierre Curie stali si nagle bardzo sawni. Pierre'owi Curie wadze Sorbony przyznay stanowisko profesora i zezwoliy na zaoenie wasnego laboratorium, w ktrym Maria Skodowska-Curie zostaa kierownikiem bada. W tym czasie urodzia drug crk Eve.Sawni, skromni ludzie 19 kwietnia 1906 roku Pierre Curie zgin, przejechany przez konny wz ciarowy. Maria Skodowska-Curie stracia towarzysza ycia i pracy. 13 maja tego samego roku rada wydziaowa postanowia utrzyma katedr, stworzon dla Pierre'a Curie, i powierzya j Marii Skodowskiej-Curie wraz z peni wadzy nad laboratorium. Umoliwio to wyjcie Marii Skodowskiej-Curie z cienia. Staa si w ten sposb pierwsz kobiet profesorem Sorbony.Tragedia w yciu Marii

W czasie I wojny wiatowej Maria Skodowska-Curie zostaa szefem wojskowej komrki medycznej zajmujcej si organizowaniem polowych stacji rentgenograficznych, ktre w sumie obsuyy ponad trzy miliony przypadkw urazw wrd francuskich onierzy.Maria w czasie I wojny wiatowej

Maria Skodowska-Curie zmara 4 lipca 1934 roku w alpejskiej klinice Sancellemoz w Passy na biaaczk spowodowan najprawdopodobniej wysokimi dawkami promieniowania pochonitymi podczas bada nad promieniotwrczoci.mierCytatyCytaty Marii szczeglnie oddajce tre zakadki

Nie miaam na sobie adnej nadzwyczajnej sukni lubnej i tylko garstka przyjaci bya obecna na ceremonii.(...) Nie chcielimy nic wicej, jak niewielkiego kta, w ktrym mona by mieszka i pracowa.Nie przyjm adnej pensji. Jestem do moda, by zapracowa na siebie i na dzieci.()przerwanie naszej dobrowolnej samotnoci byo prawdziwym cierpieniem, miao wszelkie cechy klski, byo powanym zamachem na porzdek naszego ycia.Rad nie powinien wzbogaci nikogo. Naley do wszystkich ludzi.Warto rwnie zwrci uwag na sowa innych osb o Marii

Pani Curie jest z wszystkich ludzi na wiecie jedynym nie zepsutym przez saw czowiekiem.Albert EinsteinNie umiaa by sawn.ve Curie

Dzikujemy za uwag