Umblă vorba prin târg că fizica și matematica sunt niște materii grele, pentru care îți trebuie minte multă și specifică. Dezaprob hotărât această preconcepție. Nimic nu-i mai fain decât să înțelegi cum funcționează lumea.

De exemplu, radioactivitatea. Noroc că am eu astăzi chef de scris, că altfel probabil nu vă trezeați în ultima zi de vară cu asemenea nedumeriri.

Cea mai frumoasă idee din articolul de mai jos este că natura tinde mereu spre o stare de echilibru. În rest, vezi că ai un TL/DR la final, dacă n-ai chef de fizică azi, dar vrei să afli ceva nou.

1. ATOMUL

Totul începe de la atom: dacă proful vostru de fizică sau de chimie din generală avea măcar doi neuroni axați pe pedagogie, mai țineți minte că atomul este format din

  • nucleu și
  • învelișul de electroni.

Nucleul este greu și mic, învelișul de electroni este ușor și mare.

Chestie cool de spus la chefuri de tocilari: dacă nucleul ar avea 1 metru în diametru, învelișul de electroni ar avea 100km – cam asta e proporția.

ATOM = NUCLEU (+) + ÎNVELIȘ DE ELECTRONI (-)

Uite și o poză ciordită cu atomul – desigur nu la scară, pentru că vezi mai sus.

 

Buuun.

Dacă ar fi manelist, nucleul ar fi gras și ar avea valoare.

Asta pentru că este format din

  • protoni (care au masă și sarcină pozitivă: PP înseamnă protoni pozitivi, nu pielea p*lii, ok?) și
  • neutroni (care au masă, dar n-au valoare, adică sarcină).

La atomii de bun simț, numărul ne protoni e egal cu numărul de neutroni din nucleu, dar pe noi ne interesează ceilalți (vezi mai jos).

NUCLEU = PROTONI (+)+ NEUTRONI (0)

În jurul nucleului zboară electronii, care sunt negativi, că dacă ar fi pozitivi, s-ar întâmpla și în atom ceea ce se întâmplă când apropii doi poli de același semn ai unui magnet: protonii și electronii s-ar respinge, și atomul s-ar dezintegra. Electronii zboară pe orbite după anumite reguli și sunt ținuți în jurul nucleului de energii foarte mari.

Ne oprim să vă gândiți la o problemă: dacă un electron este mai departe de nucleu, are energie mai mare, sau mai mică față de unul care șade pe o orbită mai apropiată?

Pentru ca un atom să fie neutru, numărul de electroni (-) trebuie să fie egal cu numărul de protoni (+). Când numerele nu sunt egale, „pe mine mă cheamă Ion”.

ATOM STABIL: PROTONI (+) = ELECTRONI (-)

ION: PROTONI (+) <> ELECTRONI (-)

2. IZOTOPII

Ce ne interesează ca să înțelegem radioactivitatea naturală (că mai există și alte tipuri, dar nu-mi ajunge un articol pentru tot) sunt atomii care au luat-o razna: adică ăia care au mai mulți neutroni decât protoni. Ăștia se cheamă izotopi.

NUCLEU STABIL: PROTONI (+) =NEUTRONI (0)

IZOTOP: PROTONI (+) < NEUTRONI (0)

Doar unii izotopi sunt radioactivi. De ce?

Izotopii radioactivi sunt atomii care, pe lângă că nu sunt așezați într-ale nucleului, și au mai mulți neutroni decât protoni, mai sunt și nemulțumiți de starea lor: vor să se întoarcă la starea de echilibru (stabilitate). În nebunia lor, atomii ăștia au mai mult bun simț decât majoritatea dintre noi – vor să fie „cum trebă”.

Chestie cool de spus la chefuri de tocilari:Un nucleu instabil se mai cheamă și „excitat” (hă).

3. RADIOACTIVITATEA

Transformările pe care le fac izotopii pentru a ajunge la starea de echilibru se cheamă radioactivitate. Mai exact, izotopii radioactivi „pierd” particule (radiații alfa și beta) sau energie (radiații gamma). Felul de radiații emis de un izotop depinde de natura lui, deci n-are rost să ne omorâm neuronii cu „de ce”.

4. TIPURI DE RADIAȚII

Hai să le luăm pe rând:

Când un izotop emite particule, ghici ce particule pot fi? Of cors: protoni, neutroni sau electroni, că alte particule nu există (pentru scopul acestei lecții).

  • Radiațiile alfa sunt emisii de 2 protoni + 2 neutroni.
  • Radiațiile beta sunt emisii de electroni.
  • Radiațiile gamma sunt emisii de fotoni (energie).

Radiațiile alfa sunt cele mai împuțite și toxice, pentru că sunt grele și foarte pozitive (doi protoni, get it?). Astea se lipesc de orice atom care are electroni, și îi fură 1-2 electroni, ca să devină stabile (după cum ziceam mai sus, totul în natură tinde spre starea de echilibru). Fenomenul se cheamă ionizare. Adică în urma radiației alfa rămân atomi de la care au fost ciordiți 1-2 electroni, deci le lipsesc niște sarcini negative. Adică ioni pozitivi.  Închipuie-ți fenomenul în corpul uman….

Vestea bună e că radiații alfa se folosesc doar în laboratoare, nu zboară libere prin natură, și pentru că sunt mari, grele și puturoase, le poate opri și o foaie de hârtie. Vestea proastă e că intoxicația se face prin inhalare, dacă n-ai protecție.

Radiațiile beta sunt emisii de electroni. Aici treaba e mai grea: la materialele radioactive, inclusiv neutronii se pot dezintegra într-un proton și un electron. Protonul rămâne în nucleu, electronul bye-bye. Enter radiația beta. Mai rapide decât radiațiile alfa, deci intră mai adânc în materie (se numește penetrare, hă-hă), dar și cu putere de ionizare mai mică (logic: un amărât de electron n-o să se bată niciodată cu un 2 protoni+2 neutroni).

Radiațiile gamma sunt emisii de fotoni. ASL – PLS: Fotonii sunt particulele elementare ale tuturor undelor electromagnetice. Lumina e o undă electromagnetică. Radiațiile gamma sunt, de asemenea, unde electromagnetice. Un fel de lumină doar că nu.

Radiațiile gamma au viteză mare (comparativ cu alfa) și putere de penetrare în materiale. Sunt și ele ionizante, pentru că, în funcție de cât de puternice sunt, pot proiecta electronii atomilor afară de pe orbită. Dacă vă interesează cum, vă povestesc în comentarii.

Radiațiile X, adică alea care se folosesc în medicină, sunt tot radiații gamma electromagnetice , dar sunt generate artificial, într-un tub. Procedeul e foarte mișto și extrem de sigur. Și implică pocnirea unor electroni de o țintă, cam ca în reclama cu durex când se izbeau spermatozoizii de prezervativ.

5. CE SE ÎNTÂMPLĂ CU IZOTOPII DUPĂ CE EMIT RADIAȚII

Se întâmplă dezintegrare. Izotopii emit radiații și se dezintegrează până când devin un element stabil. Dacă ați auzit vreodată de perioada de înjumătățire, ea înseamnă chiar asta: timpul de care un material radioactiv are nevoie pentru a-și transforma jumătate din atomii inițiali în atomi stabili.

Când materialul a terminat de transformat toți atomii, se calmează și devine inactiv. Adică boring, pentru scopul acestui articol.

Chestie cool de spus la chefurile cu tocilari: Uraniul radioactiv (238) nu se dezintegrează în uraniu stabil, ci în Plumb (206).

Altă chestie cool de spus la chefurile cu tocilari: Un element radioactiv nu emite doar un tip de radiații, ci mai multe, după cum are natura chef (dar natura are chef după anumite reguli, pentru că e awesome). 

 

TL/DR Radioactivitatea:

  • Atomul: format din nucleu (+) și învelișul de electroni (-)
  • Nucleul: format din protoni (+) și neutroni (neutri, doh!)
  • Atom stabil: protoni = electroni; protoni = neutroni
  • Izotop: protoni < neutroni
  • Ion: protoni <> electroni
  • Radioactivitate: izotopul vrea să devină stabil, deci emite particule (radiații alfa și beta) sau energie (radiații gamma)
  • Radiații alfa: emisie de 2 protoni +  2 neutroni
  • Radiații beta: emisie de electroni
  • Radiații gamma: emisie de energie (fotoni)
  • Dezintegrare radioactivă: procesul prin care un izotop radioactiv devine atom stabil și cuminte
  • Perioada de înjumătățire: jumate din atomi se transformă.

No, așa-i că nu-i greu?

Editat: acest articol a avut inițial denumirea “Fizica pentru ITști”