The Discovery of Radioactivity - Perry...

The Discovery of Radioactivity

Wilhelm Roentgen accidentallydiscovered x­rays in 1895.

The invisible rays caused photographic plates to darken.

* 1901 Nobel Prize* Element 111 = Roentgenium* a Roentgen = unit of radiation

exposure 

Henri Bequerel was studying phosphorescence.* phosphorescent pitchblende darken photographic 

plates* noticed that it didn't have to be exposed to light to 

do this

Marie and Pierre Curie*  took Bequerel's pitchblende sample and isolated what was emitting the invisible rays

* discovered uranium atoms were doing this

Radioactivity:  process of emitting rays and particles (radiation)

* later won Nobel prizes * discovered Polonium and Radium

* radioactivity is the spontaneous decay of an unstable iosotope to a more stable one

XAZmass number = p+ and no

atomic number = p+ = IDENTITY!!!

REPULSIVEELECTROSTATIC FORCE

balance between the tworelated to nuclear stability

BAND OF STABILITY* the more protons added, the more neutrons needed to increase the strong nuclear force

Natural Radioactive Decay Modes1. alpha emission2.  beta emission3.  gamma emission4.  positron emission5.  electron capture

Many times, one element will change into a brand new element.  This is called TRANSMUTATION.  

Alpha decay

Try these:

*This is the most common way for a heavy, unstable nucleus to become more stable.

234 92 U

Polonium­218

222 86 Rn

Am247

95

Beta decay

With *normal* beta decay:a neutron in the nucleus gets converted into a proton and then 

kicks out a beta particle

6328 Ni

14 6 C

* nuclei rich in neutrons do this

Silicon­32

Gamma emission = high energy photons* energy comes from the excited nucleus* often accompanies beta decay* several photons with different energy can be emitted* does NOT change A or Z!

Radiation Penetrating Power:

Positron emissionPositron:  an electron that has a positive charge

Protons turn into neutron and a positron

K­40

electron capture * electron closest to nucleus gets caught* 1s vacancy is filled by higher electrons* Cascade effect* energy released = x­ray

Po­204

Nuclear Stability

* band of stability

* all isotopes containing 84 or more protons are unstable and will decay.

Z n/p20 180 1.5

Isotopes that are neutron­rich lieabove the band of stability.Beta emission is common.

Nuclear decay calculations* t1/2 = half­life

* after 10 half­lives, the amt of radioactivity drops below detectable levels ("safe")

* Po ­ 213 = 0.0000042 seconds

* U ­ 238 = 4,500,000,000 years

* not a linear process

I ­131 is used to treat thyroid cancer.t1/2 = 8 daysHow long would it take to decay to 25% of the original amt?

Remaining amount of Radioactive Element:

N = No (1/2)n

remaining amount initial

amount

# t1/2

can be replaced with t/T where t = elapsed timeT = t1/2

Krypton­85 is used in indicator lights of appliances.  The half­life of krypton­85 is 11 y.  How much of a 2.000 mg sample remains after 33 y?

Initial amount =Elapsed time = t1/2 = 

N = No (1/2)n

Artificial transmutations:* bombardment of stable nuclei with charged and uncharged particles.* particles are accelerated in a magnetic or electric field

Fermi Lab in Illinois

4 mile circumference