Kimya

Radyoaktivite

Atomun çekirdeğinin bir dış etki olmaksızın kendiliğinden ışıma yapmasına doğal radyoaktiflik, bu tür ışıma yapan atomlara da doğal radyoaktif atom denir. Radyoaktif çekirdekler kararsızdır. Kararlı hale geçebilmek için çekirdekteki nötron ve proton sayılarını ışımalar yaparak değiştirirler.

Atom numarası 83'ten ve nötron/proton oranı 1,5'ten büyük olan atomlar genelde radyoaktif atomlardır. Ancak bu kurullara uymayan radyoaktif atomlar da vardır. Örneğin arkeolojide yaş tesbitinde kullanılan 14C izotopu radyoaktif bir atomdur. Nötron/proton oranı 1,5'ten büyük değildir ve atom numarası da 6'dır. Radyoaktif özellik gösteren atomların çoğu bahsettiğimiz özellikleri taşır. 

Radyoaktif atomun radyoaktiflik özelliği, dış etkilerle (basınç, ısıtma vs.) ve kimyasal tepkimeye girmesiyle değişmez. Ancak ışıma yaptığında ya da bombardımana uğradığında radyoaktif özellikleri değişir. Radyoaktif olan bir maddeyle radyoaktif olmayan bir madde tepkimeye girdiğinde oluşan ürün radyoaktif özellik gösterir. Radyoaktif tepkimeler daha önce bahsettiğimiz tepkimelerden farklı özellikler gösterir.

$_{\rm{a}}^{\rm{b}}{\rm{X}} \to _{\rm{c}}^{\rm{d}}{\rm{Y + }}_{\rm{e}}^{\rm{f}}{\rm{Z}}$

Çekirdek tepkimelerinde tepkimeye girenlerin kütle numaraları toplamı tepkimeden çıkanların kütle numaraları toplamına eşittir. Aynı şekilde tepkimeye girenlerin atom numaraları toplamlarıi ürünlerin atom numaraları toplamına eşittir. 

X elementi, Z elementine dönüşürken Y ışıması yaparsa bunun kütle ve atom numarası değişimi aşağıdaki gibidir.

Çekirdekteki proton ve nötronların toplamına nükleon denir. Buna göre, nükleon sayısı kütle numarasına eşittir.

Radyoaktif tepkimeler sonunda atomun çekirdek yapısı değiştiğinden bu tepkimelere çekirdek tepkimesi de denir.

Örnek:

Radyoaktif X(k) atomunun radyoaktif özelliği;

I. O2 ile tepkimeye girerek XO2 oluşturması

II. Isıtılarak sıvılaştırılması

III. Işıma yapması

İşlemlerinden hangileriyle değişir?

Çözüm

O2 ile tepkimeye girmesi kimyasal bir olay olduğundan radyoaktif özellik değişmez. Isıtma da fiziksel bir olaydır. Ancak X atomu ışıma yaptığında radyoaktif özelliği değişir.

Not: Gama ışınları çok yüksek enerjili elektromanyetik dalgalardır. Bir takım radyoaktif bozunmalar veya çekirdek tepkimelerinin ardından oluşurlar. 

Işıma ya da bombardıman problemlerinin çözümünde tepkime öncesindeki kütle numaraları toplamı ile tepkime sonrasındaki kütle numaraları toplamlarının, aynı şekilde atom numaraları toplamlarının da eşit olacağı ilkesine göre işlem yapılmalıdır. 

Bombardıman

Işıma olayında bazı parçacıklar çekirdekten kopup ayrılmaktadır. Buna karşılık çekirdeğe uygun yöntemlerle α, p, n gibi parçacıklar gönderilmesi işlemine bombardıman denir. Bombardıman olayını çoğu zaman bir ışıma takip eder. 

Elektron Yakalama (K Yakalama)

Radyoaktif bir atom çekirdeğinin kendisine en yakın yöüngedeki (K yörüngesi)  elektronlardan birini yakalaması sonucu bir protonun bir nötrona dönüşmesi olayına denir.

Elektron yakalam sonucu atomun proton sayısı 1 azalır, nötron sayısı 1 artar, kütle numarası değişmez.

Kararlılık Kuşağı