Kemija

Kemija

Molekule (Philip Ball)

molekule













Radioaktivnost - 2. del: Razpad
thumb_rad171) Zakonitosti radioaktivnega razpada - Radioaktivni razpad je naključen proces. Za vsako jedro nekega izotopa obstaja enaka verjetnost razpada v časovni enoti. Kemijska oblika (valenca, vrsta spojine, agregatno stanje) in fizikalno-kemijski pogoji (temperatura, tlak) ne vplivajo na hitrost razpada. Matematično lahko zakonitost zapišemo kot:

 rad8

l  razpadna konstanta (podaja verjetnost razpada izotopa) [s-1]
N število radioaktivnih jeder 

Z integriranjem zgornje enačbe in z upoštevanjem robnih pogojev, dobimo končno obliko:

 

N število radioaktivnih jeder v času t
N0 začetno število radioaktivnih jeder
t čas [s]
l razpadna konstanta [s-1]

rad10
Število radioaktivnih jeder v odvisnosti od časa

Namesto razpadnih konstant je v radiokemiji bolj priročno uporabljati razpolovne dobe. Razpolovna doba je čas, v katerem razpade polovica začetnih jeder.
rad11
Povprečna življenjska doba radionuklida, je čas, ki ga "preživi" jedro preden razpade. 
Izraz lahko dobimo iz zgornje enačbe, če narišemo graf :

rad12
Integriranje nam daje povprečni čas < t >.

Biološka razpolovna doba, je čas potreben za izločitev polovice radioaktivnih delcev iz telesa. V spodnji tabeli so prikazane vrednosti za nekatere radionuklide.

 

Radionuklid

Razpolovna doba

Biološka doba

Prizadeti organ

235U

7,04 × 108 let

300 dni

ledvica

238U

4,47 × 109 let

30 dni

Ledvica

241Am

432 let

200 let

kosti

239Pu

2,41 × 104 let

200 let

Kosti


Aktivnost je definirana kot število razpadov v enoti časa. Sorazmerna je številu radioaktivnih jeder.
rad14
A aktivnost [Bq]

SI enota za aktivnost je Bq (Bequerrel), to je 1 razpad v sekundi. Včasih uporabljamo enoto Ci (Curie), kjer je 1 Ci je aktivnost 1 g 226Ra; 3,7 × 1010 Bq. 

Specifična aktivnost je aktivnost radioaktivnega izotopa na celotno množino ali maso. Izražamo jo v enoti Bq×g-1 ali Bq×mol-1. Radionuklidi s krajšo razpolovno dobo imajo večjo specifično aktivnost.

1) Radiološko sevanje in vpliv na človeka

Radioaktivni delci pri potovanju skozi snov oddajajo odvečno energijo. Če se le-ta absorbira, nastanejo prosti radikali. Ti so zelo reaktivni in cepijo kemijske vezi ter poškodujejo molekule DNA, RNA, proteinov, celičnih membran... Jakost absorpcije je med drugim odvisna tudi od prodornosti žarkov (glej sliko).

 

rad15

Prodornost različnih vrst sevanja

Absorbirana doza (D) je količina absorbirane energije na enoto mase. SI enota je J×kg-1 , ki ima oznako Gy (gray). Stara enota je rad. 

1 rad = 100 erg/g = 0,01 Gy

Različni delci povzročijo pri enaki količini absorbirane energije različno škodo. To je ekvivalentna doza (H).

H = D × Q (faktor učinka) 

SI enota je Sv (sievert). Stara enota je rem (röntgen equivalent for man).

1 rem = 0,01 Sv

Vrsta sevanja

Q

X-žarki, g-žarki, b-žarki

1

Protoni, nevtroni

10

a-delci, fisijski produkti, težka jedra

20

Enaka količina ekvivalentne doze različno poškoduje različna tkiva. Vsoto vseh ekvivalentnih doz imenujemo efektivna doza (E). 

 

rad17
wT utežni faktor tkiva (občutljivost organa na sevanje)
HT povprečna ekvivalentna doza 

Različne doze imajo različne biološke vplive. Spodnja tabela prikazuje nekatere vrednosti in njihove vplive:

Doza (rad)

Biološki vpliv

Preživelost

50-100

Rahla slabost

100 %

100-200

Simptomi poškodbe kostnega mozga, zmerna slabost

> 90 %

200-300

Rahla do zmerna poškodba kostnega mozga, slabost

LD5/60

    350-550

Zmerna poškodba kostnega mozga, močna slabost

Smrt v 24-42 dneh

550-750

Velike poškodbe kostnega mozga, močna slabost, poškodbe črevesja

Smrt v 14-21 dneh

750-1000

Poškodbe  kostnega mozga in črevesja

Smrt v 7-17 dneh

1000-2000

Slabost, začetni znaki neprištevnosti, hude poškodbe črevesja

Smrt v 5-12 dneh

2000-3000

Kardiovaskularne poškodbe

Smrt v 2-5 dneh

LITERATURA:
[1] J. Brenčič, F. Lazarini: Splošna in anorganska kemija, DZS, 1992
[2] W. Geary: Radiochemical methods, John Wiley & Sons, 1986
[3] P. Vreček, Diplomsko delo, 1999

Pripravil: 
Rožle Jakopič