I vissa material är kärnan hos en atom instabil och kommer att avge partiklar spontant utan någon yttre stimulans. Denna process kallas radioaktivitet eller radioaktivt sönderfall.

Element med atomnummer 83 har mer än 82 protoner, och så är de radioaktiva. Isotoper, vilka är element där kärnorna har olika antal neutroner, kan också vara instabila. Kärnorna i instabila element avger alfa-, beta- eller gamma-partiklar. En alfapartikel är en heliumkärna, och en beta-partikel är en elektron eller en positron, som har samma massa som en elektron men har en positiv laddning. En gamma-partikel är en högenergifoton.

För att beräkna radioaktivitet är det nödvändigt att veta tiden som krävs för att kärnan ska sönderfalla.

Hitta uttrycket för halveringstiden t (halv) av ett radioaktivt prov. Det är den tid det tar för hälften av kärnornas mängd i ett prov att förfallna. Halveringstiden är relaterad till sönderfallskonstant lambda, som har ett värde som är beroende av provets material. Formeln är t (halva) = ln 2 /lambda = 0.693 /lambda.

Studera ekvationen för den totala sönderfallshastigheten eller aktiviteten hos ett radioaktivt prov. Det är R = dN /dt = lambda N = N (0)
e (-lambda * t). N är antalet kärnor, och N (0) är den ursprungliga eller inledande mängden av provet före förfallet vid tiden t = 0. Måttenheten för aktiviteten är Bq eller becquerel, vilket är ett sönderfall per sekund. En annan enhet är Curie, som är lika med 3,7 x 10 exp (10) Bq.

Övning beräkna det radioaktiva förfallet. Radium-226 har en halveringstid på 1600 år. Beräkna aktiviteten hos ett 1 gram prov, där N = 2,66 x 10 exp (21). För att göra detta, först hitta lambda. Samtidigt konvertera halveringstiden från år till sekunder. Då lambda = 0,693 /t (halv) = 0,693 /(1600 * 3,156 x 10 exp (7) s /år) = 1,37 x 10 exp (-11) /s. Sönderfallshastigheten är därför dN /dt = lambda * N = 1,37 x 10 exp (-11) /s * 2,66 x 10 exp (21) = 3,7 x 10 exp (10) sönderfall /s = 3,7 x 10 exp ) Bq. Observera att detta är en curie. Observera också att nedbrytning /s är skrivet som 1 /s.

Tips

Radioaktiva ämnen kallas också som radioaktiva isotoper, radioisotoper eller radionuklider.