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    壊変図の見方

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      ども!
      先日のラッシュでブログ閲覧数がすごい事になっていて
      ガクガクブルブルの
      かるぼんです!

      でもこのブログカウンタの付け方分からないので
      皆さまには伝わらないこの歯がゆさ!

      まぁ良いでしょう
      今回もちょっと真面目に理科のお勉強と参りましょう

      ・・・数人の方がUターンをした気がしないでもないですが
      気にしないことにしましょう

      本日の話題は【壊変図】

      なにそれ?と言う方がほとんどかもしれませんね
      これは放射性核種(放射能を持つ原子)がどのような変化をするか
      を説明した図になります
      【壊変】というのは壊れて変わるという文字通り
      放射線を出す等してその原子が壊れて変わることを言います
      【放射壊変】ともいいます

      で、それを図で表わしたものが壊変図なのですが
      いまいち見方が分からないかもしれませんので
      ちょっとその見方について説明をしちゃおうかと思います!
      なぜならネットで調べれば壊変図なんていくらでも出てくるので

      「この放射性物質はどんな放射線を出すんだろう?
      どんな変化をするんだろう?」
      その答えが図につまっているのに分からないなんてもったいないですよね

      では例として医療でよく使われるコバルト60という放射性元素の
      壊変図を見てみましょう



      じゃん!どうでしょ?見たことあります?
      あ、ないですか?そうですか・・・

      まず注目するところは元素の名前が書いてあります
      一番上に書いてあるのが放射性核種で
      こいつの壊変を説明しますよーということを示しています
      今回はコバルト60なのでコバルトの原子記号Coが書いてあります
      重さは60 含まれている陽子と中性子の数を足すと60になる
      という意味になります
      (中性子と陽子の重さはだいたい同じで電子はめちゃくちゃ軽いので
       原子の重さは陽子と中性子の個数で決まると考えられています)

      コバルト60は不安定な物質なので放射線を出して安定になろうとします
      どれくらいの時間をかけて放射線を飛ばすかは近くに書いてあるはずです
      今回で言うと5.27 yです
      これは半減期(放射能が半分になるまでの期間)といいます
      5.27 yのyは「year」のyです 「年」 のことですね
      このコバルト60というのは
      5年ちょっと置いておけば放射能が半分になるようです

      半減期は放射性核種によってばらばらです
      短いのだと分とかもあります
      大抵英語の頭文字で表わされています

      年→y(year)、a(ラテン語の「annum」の頭文字)
      日→d(day)
      時間→h(hour)
      分→m、min(minute)
      秒→s、sec(second)

      で、放射性核種が放射線を出しますね
      どういうものをどういう確率で出すのかが書かれています
      今回でいうと緑で書いた矢印です
      今回の反応では矢印は右下に向かってますね
      これは実は方向に意味があるのです

      縦方向はエネルギーです
      上になるほどエネルギーをたくさんもっていて
      下になるほど安定です
      なので壊変図は安定な下に向かって進んでいきます

      横方向は元素周期表のように元素を順番に並べています
      今回は原子番号27番のコバルトから原子番号28番のニッケル
      に変化しますので原子番号が大きくなってます
      なので右に移動しました
      でもこれが原子番号が小さくなるような反応だと
      左に向かう反応になります
      矢印の向きで元素の陽子の数が減ったのか増えたのか
      分かっちゃうのですよ!便利!

      もちろん横が変わらずに上から下に移動するものは
      元素はかわらないでエネルギーだけが変わっている状態です
      (今回の壊変図の青の矢印のことです)

      で、緑の矢印でしたね
      今回はβ線(電子)を飛ばしているようですね
      99.9% ほとんどのコバルトは
      0.31 MeVというエネルギーの電子を投げているようです
      でも0.1% のコバルトはもっといっぱいエネルギーをのせて
      1.48 MeVというエネルギーの電子を投げているみたいです

      そうするとそれぞれニッケルになれているわけですが
      エネルギーが中途半端に残っていて気持ち悪いみたいですね
      エネルギーをγ線(電磁波:粒を持っていない放射線)として投げることで
      ストレス解消さながらエネルギーを安定させるようです
      核種は変わらないので縦の移動だけみたいです

      右に書いてある2.50 MeV、1.13MeVは
      ここの状態になった核種はこれだけ余分なエネルギーを持っていますよ
      という数字になります
      みんな余分なエネルギーは出してしまって
      安定なニッケルになりたいようなので このエネルギーを投げちゃえばいいようです
      なので青い矢印で示しているような放射線を投げています

      それぞれエネルギーは1.37 MeVと1.13 MeV
      それでエネルギーを発散してすっきりニッケル60になれるようです

      さて、では壊変図で何が分かるのか まとめましょう

      (射性核種の半減期
      △任討る放射線の種類とエネルギー
       今回だと99.9%は0.31 MeVのβ線と1.37 MeVのγ線と1.13 MeVのγ線
           0.1%は1.48 MeVのβ線と1.13 MeVのγ線
       を放出しているようですね
       99.9%なのでほぼ上の反応でコバルトは壊変するのだと考えられます
      J射壊変した後どの核種に変化するのか
       今回はβ線として電子をだす=中性子が−電荷を捨てて+電荷の陽子になる反応
       が起こるようなので陽子がひとつ増えて原子番号がひとつ増えた
       ニッケルという元素になることが分かりました

      もしこの放射壊変した後の核種が不安定であれば
      また次に放射線を出して〜という連鎖になっていくこともあります

      ということで壊変図を見るだけで多くの情報が得られること
      少しでも分かっていただけたでしょうか?
      かるぼん * ちょっと真面目な中学生向け化学講座 * 16:45 * comments(1) * -

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        コメント

        いきなりすみません。ラジウム226の崩壊図を見ていて、分からないことがあります。
        運動エネルギーが4.784MeVのアルファ線と4.602MeVのアルファ線が出ていて、その後0.186MeVのガンマ線(?)を放出していますが、このエネルギーが4.602+0.186=4.788となり、4.784に一致しないのはなぜですか?教えていただけると嬉しいです。
        Comment by 三毛猫 @ 2015/01/18 5:08 PM
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