Radyoaktivite nedir?

Bazı elementlerin çekirdeklerinin şua yayarak parçalanması. Dış etki olmaksızın kendi kendine bir parçalanma sonucu durmadan şua (ışın, radyasyon) şeklinde enerji veren maddelere radyoaktif maddeler, neşredilen şualara radyoaktif şua denir.

Radyoaktifliğin keşfi: Fizikokimya sahasında en önemli keşif olup, bu keşifle birlikte kimyevi elementler hakkındaki düşünceleri temelinden değiştirdi. Aynı zamanda atomun çekirdeğindeki muazzam enerjinin kullanılmasını mümkün kıldı. Radyoaktivite, 24 Şubat 1896’da Henri Becquerel tarafından keşfedildi. Radyoaktivite, flüoresan kılınmış maddelerin x ışınları verip vermedikleri araştırılırken bulundu. H. Becquerel, X ışını elde etmek maksadıyla flüoresan olan uranyum tuzları kullandı. Siyah kağıda sarılı fotoğraf plakası üzerine bir miktar potasyum uranyum sülfat çift tuzu

K 2 UO 2 (SO 4 ) 2 .2H 2 O koyup, güneş ışığına tuttu. Sonunda fotoğraf plakasında uranyum tuzlarının

bulunduğu bölgeye rastgelen kısımlarda kararmalar gördü. Fakat sonradan bu tuzların ışığa maruz bırakılmadan, yani flüoresan kılınmadan da bu işi yaptığını gördü. Daha sonra da uranyumun flüoresan olan ve olmayan bütün tuzlarının hatta uranyum metalinin bile fotoğraf plakasına tesir ettiğini buldu. Becquerel daha sonra bu denemesini karanlıkta yaptı. Uranyum bileşiklerini siyah kağıda sardığı halde fotoğraf plakalarına etki eden ışınların çıktığını buldu. Bu ışınlara uranik ışınlar dedi. Bu keşiften sonra, Fransa’da Pierre ve Marie Curie, Almanya’da G.Schmidt tarafından, aynı zamanda yapılan araştırmalarda toryumun da aynı ışını verdiği bulundu. Bundan sonraki araştırmalarda radyoaktif özelliklere sahip polonyum ve radyum elementleri keşfedildi.

Bir radyoaktif elementin çekirdeğinin, kendiliğinden başka çekirdeğe değişmesi olayına dezentegrasyon, yapma olarak bir çekirdekten bir başka çekirdeğin elde edilmesi hadisesine de transmütasyon denir.

104 elementin yaklaşık 1200 izotopu vardır. Bu izotoplardan 284’ü kararlı çekirdeğe; radyoaktif elementler kararsız çekirdeğe sahiptirler. Bunlar kararlı hale geçmek için çeşitli enerjiler yayarlar. Kararlı hale iki yoldan geçer. Birincisi parçalanma ile olanıdır ki, buna bir misal olarak alfa ışıması

verilebilir ( 88 Ra 226 › 86 Rn 222 + ?). İkincisi izobar geçiştir. Kütle sayıları aynı, atom numaraları bir fazla olan iki atomda (izobar atomda) nötron fazlalığı varsa bu çekirdekte 0 n 1 › p+ß+? şeklinde bir reaksiyon olur ki buna (ß) dezentegrasyonu denir ( 11 Na 24 › 12 Mg 24 + -ß). Eğer proton fazlalığı varsa çekirdekte pozitron yayımı olur (P › n+ß + +?). Buna (ß + ) dezentegrasyonu denir ( 11 Na 22 › 10 Ne 22 +ß + ).

Çekirdek proton fazlalığı halinden kurtulmak için pozitron (ß + ) atacağı yerde çekirdek dışındaki K yörüngesinden bir elektron yakalar ve p+e ± n+? şeklinde reaksiyon verir. Bu olaya elektron yakalama= Ey (Electron Capture= EC) denir. Neşrettiği taneciğe de nötrino (?) adı verilir ( 4 Be 7 › 3 Li 7 ).

Bir çekirdek ? veya ß ışını meydana getirdikten sonra uyarılmış hale geçer. Uyarılmış çekirdekte bir enerji fazlalığı vardır. Uyarılmış çekirdek normal haline dönerken enerji fazlalığı çekirdekten bir tanecik

halinde fırlatılmaz ise bir izomerik geçiş (İsomeric Transition= IT) olur ( 56 ba 137 › 56 Ba 137 +?).

Ağır çekirdeklerden hafif çekirdeklerin meydana gelmesine fisyon denir. Fisyon çok şiddetli olup (f)

harfiyle sembolize edilir. 92 U 238 › 50 Sn 133 + 42 mo 105 olayı bir fisyon reaksiyonudur. Bu hadisede büyük

enerji açığa çıkar (Radyoaktif maddelerin yaydıkları ışınlar). Rutherford, radyumun alfa (?), beta (ß) ve gamma (?) ışınları verdiğini keşfetti.

Alfa ışınları (?): Bir helyum çekirdeği olup, iki proton ve iki nötrona sahiptir. Elektriki yükü 2+, kütlesi 4’tür. Alfa ışınlarının hızı, yayınlayan atoma tabi olarak, ışık hızının 1/10-1/15’i kadardır. Mesela RaC’nin verdiği ? taneciklerinin hızı 19.220 km/s’dir. ? taneciklerinin kinetik enerjileri 4-8 MeV arasında değişir. Aynı radyoaktif elementin verdiği ? taneciklerinin kinetik enerjileri aynıdır. Alfa ışınları iyonlaştırıcı özelliğe sahip olduğu halde bir maddeye giriciliği beta ışınına nazaran azdır. Birkaç cm havadan veya milimetrenin birkaç yüzde biri kadar kalınlıktaki alüminyum plakadan geçebilir. Alfa

ışınlarının havadaki yollarının uzunluğu ışının ilk hızlarının küpü ile orantılıdır (R= kv 03 ). Radyoaktif

maddelerin elektrik, ısı ve kimyevi olayları esas itibariyle, ışınlarından meydana gelir. Bu ışımayı yapan radyoaktif elementin kütlesi 4, atom numarası 2 azalır.

Beta ışınları (ß): Bu ışınlar (şualar) elektrondan ibaret olup (1-) yüklüdür. Elektriki ve manyetik alanda sapar. Hızları ışık hızına yakın olup, yolları alfa ışınlarından daha uzundur. Yani daha giricidir. Bu ışınlar da iyonlaştırıcı özelliğe sahiptir. Primer beta ışınları çekirdekten yayılırken çekirdekte np + -ß reaksiyonu vuku bulur. Bu ışıma sonucu elementin atom numarası (Z) bir artar, fakat kütlede değişiklik olmaz. Bir radyoaktif elementin verdiği ß ışınları aynı kinetik enerjiye sahip değildirler. Radyoaktif elementlerin çoğu ?, ß ve ? ışınlarını beraber verir. Yalnız beta ışını veren sun’i stronsiyum -90’dır. Pozitif beta ışıması yapma radyoaktif elementlerde görülür. Bu ışıma sonunda radyoaktif elementin kütlesi değişmez, atom numarası (z) bir artar.

Gamma ışınları (?): Kısa dalga boylu elektromanyetik şualardır. Alfa yahut beta ışıması yapan çekirdek uyarılmış hale geçer. Bu uyarılmış halden normal hale dönen çekirdek enerji fazlasını ? ışını halinde verir. Mesela, RaD › RaE+ ß (0,018 MeV) bozunmasından sonra meydana gelmiş uyarılmış RaE hemen 0,047 MeV’lik ? ışınları verir.

Gamma ışınlarının enerjileri yüksek olup, birkaç cm kurşundan geçerler. Gamma ışınlarının doğrudan doğruya iyonlaştırıcı özelliği yoktur. Yüksüz olduğundan manyetik alandan sapmadan geçer. röntgen ışınlarının özelliklerine sahip olan gamma ışınları, fotoğraf plaklarına etki eder ve flüoresan meydana getirir.

Yarılanma süresi: Bir radyoaktif elementten çıkan ışınların şiddetinin ilk değerinin yarısına kadar inmesi için geçen zamana, o elementin yarılanma süresi denir. Çıkan ışınların şiddeti radyoaktif elementin miktarıyla orantılı olduğundan yarılanma süresi muayyen bir radyoaktif elementin şimdi mevcut olan miktarının yarısına kadar inmesi için lazım gelen zaman olarak da tarif edilebilir. Bu zaman bazılarında senelerle, bazılarında saniyelerle ifade edilir. Mesela U 238 in ? çıkararak Thoryum 234’e dönüşme yarı ömrü 4,5x10 9 (4,5 milyar) senedir. Oysa Plonyum 214’ün bir ? çıkararak kurşun 210’a dönüşme yarı ömrü sadece 16x10 -5 saniyedir.

Radyoaktiflik birimleri: Bir radyoaktif nümunenin aktifliğini ifade etmek için birim zamanda parçalanan atom sayısı alınır. Herhangi bir radyoaktif madde saniyede 3,7.10 10 parçalanma veriyorsa bu maddenin radyoaktifliği bir Curie (c)dir. Bu 1 gram radyumun bir saniyede verdiği alfa taneciği sayısıdır. 1/1000 Curie’ye milicurie (mc); milyonda birine mikrocurie (µc) denir. Saniyede 10 6 dezentegrasyonal bozunmaya rutherford (rd) adı verilir.

Radyoaktiflik serileri: Tabi olan radyoaktif element sayısı yaklaşık 60 civarında olup, bunların atom numaraları 81 ila 92 arasındadır. Bunlar üç radyoaktif değişim serisi meydana getirir.

1. Toryum serisi:

90 Th 232 ’den

başlar. 6 ? ve 4 ß ışıması yaparak ThD denilen

82 Pb

izotopuna

dönüşür.

2. Uranyum serisi: Başlangıç elementi olan

elementi 8 ? ve 6 ß vererek RaG denilen

82 Pb

izotopunu meydana getirir.

3. Aktinyum serisi: 92 U 235 ile başlayıp 82 Pb 207 (AcD) izotopu ile biten seridir. Bu seride bozunma esnasında 7 ? ve 4 -ß radyasyonları meydana gelir.

Bir de sun’i radyoaktif elementlerin bozunma serisi vardır ki, buna neptunyum serisi denir. Bu seride başlangıç Plutonyum -241 elementi olup, kararlı elementi ise Bizmut (Z= 83, A= 209)tur.

Radyoaktif şualar: Gaz, sıvı ve katı maddeleri iyonlaştırırlar. Radyumlu baryum veya radyum bileşikleri kendiliğinden ışıklıdırlar. Susuz radyum klorür ve bromür şiddetli ışık yayarlar. ?, ß ve ? ışınları fosforesans ve flüoresansa sebep olur. Çinko sülfürlü boyalara çok az miktarda radyum tuzu ilave edilirse devamlı ve çok az miktarda ışık veren boyalar elde edilir. ?, ß ve ? ışınları fotoğraf plakalarına etki ederler. Yine radyoaktif ışınlar maddelerde renklenmelere sebep olabilirler. Her çeşit cam, fayans ve porselen gibi maddeler radyoaktif madde temasında renklenirler. Birçok kimyevi hadiselere sebep olurlar. ?, ß ve ? ışınları birçok canlı hücre üzerinde X ışınlarına benzer etki yaparlar. Az miktardaki radyoaktif elementler gübre etkisine sahip olduğu halde aşırı radyoaktivite yaprakları sarartır. Hayvanların dokusuna içten ve dıştan etki edebilir. İçten alınan ? ışınları dokularda yaralar husule getirirler. Dıştan etki eden ışın ? ışınıdır. Tıpta radyoaktiviteden yararlanarak yapılan tedaviye Curie Tedavi denir. Radyoaktif maddeler kendiliğinden ve hiç durmadan ısı verirler. Bir gram radyum bromür saatte 100, aynı miktardaki radyum ise 50 mg kömürün enerjisine eşit olan 140 kalori; bir gram radyum, yılda yaklaşık 1.206.000 kalori; bir gramın tamamen değişmesiyle de 2,8x10 9 kalori verir. Radyoaktivite, kimya reaksiyonlarında, tıpta, dünyanın yaşının takribi bulunmasında, sanayide, mesela

208

206

92 U

238

uzun borularla yapılan sıvı nakillerinde nakledilen sıvının miktarının bulunmasında, baskı sırasında kağıtta kalmış olan statik elektriğin giderilmesinde, metal karışımlarının radyografik incelenmesinde, harp sanayiinde, nükleer reaktörlerde enerji istihsalinde kullanılır. Endülüs alimlerinin büyüklerinden, Ebu Abdullah-ı Kurtubi’nin Tezkire’sinde, Abdülvehhab-ı Şa’rani’nin hulasa ettiği Muhtasar ismindeki kitabında, dünyanın yaşının 129.600.000.000 yıl olduğu yazılıdır. Bugün fen adamları, "radyoaktiflik saati" denilen usulle Uran I’in bozunma sabitesine göre hesab ederek arz kabuğunun yaşını 4.500.000.000 yıl olarak bulmaktadırlar.

Radyoaktif maddelerle tehlikesiz çalışmak henüz mümkün değildir. Büyük bir reaktör bile, radioaktif su meydana getirir. Etrafı tehlikeye sokmadan bu su atılamıyor. Rusya’da, Almanya’dan getirilen fen adamları, kullanılmış suların biyolojik temizlenmesi, uzvi maddelerin oksitlenmesi, radyoaktif çekirdeklerin, iyon değiştirici reçinelerle emilmesi ve imbiklenmesi suretiyle izotopların tutulmasına yardım eden bir usul hazırladılar. Fransızlar, radyoaktif artıkları bir telle tutup polietilenle kaplı çelik kaplarda saklamaktadırlar.

Radyoaktif havayı da süzerek temizlemek lazımdır. Etrafa saçılan radyoaktif maddeler ve izotoplar, insanlarda şuaların sebep olduğu tehlikeli tesirleri hasıl eder. Bu da, spektroskopla belli olur. Bugün 2.10 -10 curie’yi ölçebilen aletler mevcuttur. Normal olarak bir gram insan kemiği külü, gıdalarla alınan, günlük radyum ve thoryumdan meydana gelen 5.10 -13 curie ihtiva etmektedir. Bu miktar, artmadan, hergün yenilenmekte, idrar ve dışkı ile muntazaman çıkarılmaktadır. Dünyanın, ortalama senelik şualanması 0,1 rad’dır. Buna mukabil, Hindistan’ın Kerala civarında 1.3 rad’dır. Çünkü, Kerala yakınında magnezit minerali çok bulunmaktadır. Bu mineral içinde % 19 thoryum madeni vardır. Radyoaktif dedektörler: Parçacık fiziğinin temel özelliklerinden olarak radyoaktif ışınlar bazı maddeleri iyonlaştırırlar. Bazı flüoresan maddeler ve fotoğrafik emilsiyonlara tesir ederler. Bu özellikleriyle radyoaktif ışınlar farkedilirler ve sayılabilirler.

Elektroskop: İlk kullanılan radyoaktivite detektördür. Madam Curie, radyoaktivite üzerinde çalışırken elektroskop kullanmıştır. Elektroskopun açılan yaprakları ortamda iyonların olduğuna işarettir. İyonlaşma kutuları: İyonlaşacak gaz bir kutu içine konur. Gaz içinde anot ve katod bulunur. Radyasyonla iyonlaşma meydana geldiğinde yükler elektrodlara doğru hareket ederler. Bu akım amplifikatörlerde büyütülür.

Geiger sayıcıları: İyonlaşma kutularının çalışma prensibiyle çalışırlar. Yapı itibarıyle içi boş bir iletken silindirin ekseni boyunca iletken bir tel geçirilip tel silindirden yalıtılır. Silindir içine düşük basınçta gaz konulup, silindir (–) ve tel (+) kutup olarak yaklaşık 1000 V civarında elektrik alanı tatbik edilir. Bu gerilim gazın iyonlaşma geriliminden biraz küçük ve elektrik akımının elektrodlar arasında iletilmesini sağlayacak değerdedir. Bir parçacık veya gamma ışını silindir içine düştüğünde elektronlara çarpınca elektronlar yolları üzerindeki diğer gaz atomlarını iyonlaştırarak tele doğru hareket ederler. Bu akım amplifikatörlerle kuvvetlendirilerek dış elektrik devresinde ışık flaş aletlerine hoparlörlere veya sayma cihazlarına gönderilir.

Kıvılcım kutuları: İyonlaşma kutuları birbirini takip eden (–) ve (+) elektrod levhalarla bölünmüştür. Elektrodlar arasında kesik kesik tatbik edilen gerilim, radyasyonun yolu üzerinde levhalar arasında birbirini takip eden kıvılcımlara yol açar. Bu kıvılcımların fotoğrafları alınır.

Wilson sis kutusu: Bir kutu içine aşırı doymuş gaz, su buharı ile birlikte sıkıştırılır. Radyoaktif bir ışın kutu içine düştüğünde yolu üzerindeki gaz moleküllerini iyonlaştırırken su buharı da su damlacıkları haline gelir. Sis kutusu yanlarından aydınlatıldığında su damlacıkları gözlenebilir. Böylece ışının yolu öğrenilmiş olur. Gaz olarak hava da kullanılabilir. Çok hızlı parçacıkların varlıklarının ve hareketlerinin anlaşılmasında sis kutuları kullanılmaktadır. Pozitron, sis kutusu yardımı ile keşfedildi.

Flüoresanlı dedektörler: Radyoaktif kaynak yanına bir flüoresan ekran konursa üzerine düşen yüklü parçacıklar onlara uyarak neticede parıldama şeklinde görünür, ışınlar yayılır. Bu parıldamalar mikroskoplarla incelenir. Spintasiskoplarda ekran olarak çinko sülfür kullanılır. Alfa parçaları ekrana vurduklarında parıldamalara sebep olurlar. Bu parıldamalar foto çoğaltıcı tüpler yardımı ile sayıcı sistemlerini meydana getirir. Bu sistemler çok kullanışlı olan "sintilasyon sayıcıları"dır.

Fotoğraf plakaları: Gümüş bromürlü emilsiyon sürülmüş ince plakaların üzerine düşen ışınların meydana getirdiği iyonlaşma ve saçılma izleri film üzerinde kalır. Radyasyonun karakteri filmin banyo edilmesi ile anlaşılır. Bu tip incelemeler mikroskopla olmaktadır.

Sözlükte "radyoaktivite" ne demek?

1. Radyoaktiflik . .

Cümle içinde kullanımı

Üzerinde yedi türlü dert ile radyoaktiviteli sekiz on maden ve tuz adı yazılı etiketlerde satılan su, bu sudur işte...
- Sait Faik Abasıyanık

Radyoaktivite kelimesinin ingilizcesi

radioactivity y?ynetkinlik
Köken: Fransızca

Yorumlar

Bu sayfa ait yorum bulunamadı. İlk yorum yapan siz olun.

Yorum ekle

Vazgeç