Nuklid, obsahující 26 protonů a 33 neutronů se v medicíně používá při studiu krevního oběhu. Napište symbol tohoto nuklidu ve tvaru AZX. Nuklid obsahuje 26 protonů, jeho atomové číslo Z je 26, jedná se o železo, Fe. Nuklid obsahuje celkem 59 nukleonů (26 protonů + 33 neutronů), jeho nukleonové číslo A je 59. Lékaři mohou zkoumat funkčnost plic pacientů pomocí kryptonu-81. Jaké je atomové a hmotnostní číslo tohoto nuklidu? Kolik protonů a kolik neutronů obsahuje jádro tohoto nuklidu? Atomové číslo kryptonu je 36, atom kryptonu tudíž obsahuje 36 protonů. Číslice následující za názvem prvku v krypton-81 označuje hmotnostní číslo nuklidu. Rozdíl mezi hmotnostním číslem (udává počet nukleonů) a atomovým číslem (udává počet protonů) je odpovídá počtu neutronů, krypton-81 má tudíž 45 neutronů (81 - 36). Relativní atomová hmotnost zlata je Ar(Au) = 196,9665. Vypočítejte hmotnost jednoho atomu zlata v kg. 3,27⋅10-25 kg Klidová hmotnost jednoho atomu jistého prvku je 7,4652⋅10-26 kg. Určete neznámý prvek. ArAr = 44,97, Sc Přírodní chlor je směsí dvou izotopů 35Cl a 37Cl. Skládá se z 75,77 % 35Cl a 24,23 % 37Cl. Vypočtěte relativní atomovou hmotnost chloru, víte-li, že relativní atomové hmotnosti jednotlivých izotopů jsou následující: Ar(35Cl) = 34,9688 a Ar(37Cl) = 36,9658. Přírodní argon je směsí tří izotopů 36Ar, 38Ar a 40Ar. Skládá se z 0,337 % 35Ar, 0,063 % 38Ar a 99,60 % 40Ar. Vypočtěte relativní atomovou hmotnost argonu, víte-li, že relativní atomové hmotnosti jednotlivých izotopů jsou následující: Ar(36Ar) = 35,968, Ar(38Ar) = 37,963 a Ar(40Ar) = 39,962. ArAr = 39,95 ArCl = 35,45 Měď je směs izotopických nuklidů 63Cu a 65Cu. Atomové hmotnosti těchto nuklidů jsou 63Cu= 62,929 u a 65Cu= 64,928 u. Je-li relativní atomová hmotnost mědi 63,546, jaký je procentuální podíl obou nuklidů ve směsi? 0,62929x+0,64928 (100-x)=63,546 63Cu: x = 69,13 % 65Cu: y = 100-x = 100-69,13 = 30,87% Vypočítejte hmotnostní úbytek jádra 5626Fe s relativní hmotností 55,9349, jeho vazebnou energii a vazebnou energii na jeden nukleon. A = 56 Z = 26 Ar = 55,9349 Δm = ((Z.mp + (A-Z).mn)-Ar.mu = (26.1,6726 + (56-26).1,6749) – 55,9349.1,6605).10-27 kg = = 0,855.10-27 kg ΔE = Δm.c2 = 0,855.10-27.(3.108) J = 7,7.10-11 J = 480 MeV en = ΔE/A = 480/56 MeV = 9 MeV Určete vazebnou energii na jeden nukleon pro jádro atomu helia. Hmotnost atomu helia je 4,002603. 6,8 MeV 94Be má vazebnou energii 58 MeV. Jaký je odpovídající hmotnostní úbytek? 0,103.10-27 kg Přírodní lithium je směs nuklidů 6Li a 7Li s podílem 7,54 % a 92,46 %. Vypočítejte relativní atomovou hmotnost nuklidu 7Li, pokud víte, že relativní atomová hmotnost nuklidu 6Li je 6,016 a průměrná relativní atomová hmotnost přírodního Li je 6,941. 7,0142 u 1.Pokud je A nuklidu větší než zaokrouhlená hodnota relativní atomové hmotnosti prvku (zaokrouhlená hodnota Ar je rovna hodnotě nukleonového čísla A stabilního nuklidu daného prvku), nuklid se rozkládá s emisí β záření. 2. 2.Pokud je A nuklidu menší než zaokrouhlená hodnota relativní atomové hmotnosti (zaokrouhlená hodnota Ar je rovna hodnotě nukleonového čísla A stabilního nuklidu daného prvku), nuklid má tendenci k zachycení elektronu, nebo emisi pozitronu. 3. 3.Nuklidy se Z > 83 mají tendenci k rozkladu s emisí α záření. Predikce typu rozpadu nestabilních nuklidů Výjimky: 233Th může podléhat alfa rozpadu, ale zpravidla podléhá beta rozkladu. Campbell, M. L. : Journal of Chemical Education 72, 1995, 892-893 Příklad: 6027Co: ArCo = 58,94 ≈ 59 < A = 60 → emise β- 13555Cs: ArCs = 132,91 ≈ 133 < A = 135 → emise β- 106C: ArC = 12,01 ≈ 12 > A = 10 → emise β+ Stabilita atomových jader závisí na poměru hodnot neutronového (N = A - Z) a protonového čísla (Z). Poměr hodnot neutronového a protonového čísla Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky Prvky se Z < 20 jsou lehké, poměr počtu neutronů (N) ku počtu protonů (Z) je 1:1 a preferují stejný počet protonů a neutronů. Prvky se Z = 20 - 83 jsou těžké, poměr počtu neutronů (N) ku počtu protonů (Z) je cca 1.5:1, v důsledku repulzívních sil mezi protony: čím silnější jsou repulzívní síly, tím více neutronů je potřeba ke stabilizaci jader. Výjimky: Několik radioaktivních nuklidů leží uvnitř pásu stability: např. 146Nd a 148Nd jsou stabilní, ale 147Nd ležící mezi nimi je radioaktivní. Pravidla posunu Obsah obrázku text, hodiny Popis byl vytvořen automaticky Součet protonových čísel všech částic na levé straně rovnice popisující libovolný jaderný děj se musí rovnat součtu protonových čísel všech částic na pravé straně této rovnice. Totéž platí pro čísla nukleonová. Příklad: Určete způsob rozkladu nuklidů 14C a 118Xe. Řešení Uhlík (Ar = 12,01) má atomové číslo Z = 6. Nuklid 14C má 6 protonů a N = 14 - 6 = 8 neutronů, poměr N/Z = 1.3 U prvků s nízkými hodnotami Z mají stabilní jádra zhruba stejný počet neutronů a protonů (N/Z = 1), což odpovídá oblasti pásu stability. Protože 14C má hodnotu poměru N/Z = 1.3, nacházející se nad pásem stability, lze tudíž očekávat emisi β záření (elektronu). Xenon (Ar = 131,29) má atomové číslo Z = 54. Nuklid 118Xe má 54 protonů a N = 118 - 54 = 64 neutronů, poměr N/Z = 1.2 Stabilní jádra v této oblasti pásu stability mají vyšší hodnotu poměru N/Z (cca 1.5) než 18Xe. Lze tudíž očekávat emisi pozitronu nebo záchyt elektronu. ArXe = 131 > A =118 → emise pozitronu nebo záchyt elektronu (β+) ArC = 12 < A =14 → emise elektronu (β-) Nuklid 21084Po se používá v radiační terapii. Jaký je způsob jeho stabilizace? Nuklid 13153I se používá ke studiu metabolismu štítné žlázy. Jaký je způsob jeho stabilizace? Nuklid 146C se používá k datování archeologických nálezů. Jaký je způsob jeho stabilizace? Nuklid 4019K se používá k geologickému datování. Jaký je způsob jeho stabilizace? Nuklid 137N se používá k zobrazování vnitřních orgánů (mozek, srdce, játra). Jaký je způsob jeho stabilizace? Emise α-záření za vzniku 20682Pb. Emise β-záření za vzniku 13154Xe. Emise β-záření za vzniku 147N. Emise e- za vzniku 4020Ca; v mnohem menší míře též emise e+ za vzniku 4018Ar (datování). Emise e+ za vzniku 136C. 23892U se používá při geochemickém datování. Jaký je způsob jeho stabilizace? 22086Rn se používá při geochemickém datování. Jaký je způsob jeho stabilizace? Emise α-záření za vzniku 23490Th. Emise α-záření za vzniku 21684Po. Emise α-záření za vzniku 22286Rn. 6731Ga se používá při hledání tumorů (diagnóza lymfomu a Hodgkinovy choroby). Jaký je způsob jeho stabilizace? Záchyt e- za vzniku 6730Zn. H-3 se používá k měření obsahu vody v těle a k datování lihovin. Jaký je způsob jeho stabilizace? Emise β-záření za vzniku 32He. Ra-226 se používá v radiační terapii. Jaký je způsob jeho stabilizace? C-11 se používá při PET skenování mozku. Jaký je způsob jeho stabilizace? Emise pozitronu za vzniku 113B. 7534Se 3215P 18983Bi 5124Cr Odhadněte stabilitu nuklidu, případně odhadněte způsob stabilizace. 5926Fe Nestabilní, emise β-záření za vzniku 5927Co. Nestabilní, emise α-záření za vzniku 18781Tl. Nestabilní, emise β-záření za vzniku 3216S. Nestabilní, záchyt e- za vzniku 7533As. 126C Stabilní. 5626Fe Stabilní. 2411Na Nestabilní, emise β-záření za vzniku 2412Mg, detekce krevních sraženin. 158O Nestabilní, emise pozitronu za vzniku 157N, testování funkce plic. Nestabilní, emise pozitronu za vzniku 5123V, diagnostika krevního oběhu a gastrointestinálních poruch. 28282Pb Stabilní. Ar-41 Odhadněte stabilitu nuklidu, případně odhadněte způsob stabilizace. Nestabilní, emise β-záření za vzniku 4119K, měření toku plynů v kouřovodech. Co-60 Nestabilní, emise β-záření za vzniku 6028Ni, radioterapie rakoviny. 2211Na Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 74Be Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 22789Ac Nestabilní, emise α-záření . Nestabilní, emise β-záření za vzniku 3216S, terapie a detekce rakoviny. P-32 42He Stabilní. 2412Mg Stabilní. 6228Ni Stabilní (vysoká hodnota vazebné energie per nukleon). 4219K Nestabilní, emise β-záření 23290Th Nestabilní, emise α-záření 179F Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 13755Cs Nestabilní, emise β-záření 14158Ce Nestabilní, emise β-záření 1910Ne Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 2312Mg Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 10946Pd Nestabilní, emise β-záření 6229Cu Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 9038Sr Nestabilní, emise β-záření 12953I Nestabilní, emise β-záření 148O Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 3516S Nestabilní, emise β-záření 5425Mn Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 10948Cd Nestabilní, emise pozitronu/záchyt elektronu. 23892U Nestabilní, emise α-záření