放射線化学：元素・核種
元素の性質・放射性核種について
この記事の目次
元素の性質
１.分子：物質の化学的性質を有する最小単位
２.原子：正電荷を有する原子核（直径10－15m）と負電荷を有する電子殻（直径－10m）で構成
３.原子核：陽子と中性子で構成。密度は1014ｇ/cm3。また、原子核の半径は以下の式で表される。
r＝r₀・A1/3 r₀：定数で（1.2～1.5）・10－15m
４.質量数：陽子数と中性子数の和。また、陽子と中性子は体積の差がほとんど無いことから、質量数は原子核の体積に比例する。
放射性核種
核種の種類
１.核種：陽子数・中性子数・エネルギー状態で決められる原子核の種類。
２.同位体：原子番号が同じで、質量数（陽子数＋中性子数）が異なる各種。化学的性質は同じ。
３.放射性同位体：放射線を放出して短時間で別各種へ壊変する同位体。
４.安定同位体：放射線を放出せず、安定のままとどまる同位体。
５.同重体：陽子数は異なるが、質量数が同じ核種。化学的性質は異なる。
６.同中性子体：陽子数は異なるが、中性子数が同じ各種。化学的性質は異なる。
７.核異性体：陽子数・中性子数は同じだが、核内のエネルギー状態が異なる状態の核種で、励起状態の寿命が0.01秒以上ある。励起状態から基底状態への変化を核異性体転移（ＩＴ）という。
- 天然放射性生核種：自然界に存在する放射影核種であり、次の4つに分類。
- 一次放射性核種
- 二次放射性核種
- 誘導放射性核種
- 消滅放射性核種
- 一次放射性核種：地球誕生時から存在する核種
この内、壊変系列をつくる核種は238U・235U・232Th。つくらない核種は40K・87Rb等
232Th：トリウム系列4n α壊変：6回 β－壊変：4回 最終生成核種：208Pb
238U ：ウラン系列4n＋2 α壊変：8回 β－壊変：6回 最終生成核種：206Pb
235U :アクチニウム系列4n＋3 α壊変：7回 β－壊変：4回 最終生成核種：207Pb
- 二次放射性核種：一次放射性核種の壊変生成物
- 誘導放射性核種：自然界で起こる核反応により生成する核種
大気中で生成する核種：3Ｈ・14Ｃ
鉱物資源中に生成する核種：ウラン鉱物 237Ｎp・239Pu・トリウム鉱物 233U - 消滅放射性核種：地球誕生時には存在したが、現存しない核種で237Npが該当する。
過渡平衡
親核種の半減期T1と娘核種の半減期T2に差があまり無い場合、時間が経過するにつれて親核種と娘核種の原子数比が一定になり、娘核種が見かけ上は親核種と同一の半減期で壊変する状態。
過渡平衡の条件：親核種の半減期T1と娘核種T2の関係 T1＞T2
親核種の壊変定数λ1と娘核種の壊変定数λ2の関係 λ1＜λ2
親核種の個数Ｎ1と娘核種Ｎ2の関係式
親核種の放射能A1と娘核種A2の関係式
過渡平衡のグラフ：娘核種は見かけ上親核種と同一の半減期で壊変する。
永続平衡
親核種の半減期T1が娘核種の半減期T2を大きく上回る場合、時間が経過するにつれて親・娘核種の放射能は等しくなる状態。
永続平衡の条件：親核種の半減期T1と娘核種T2の関係 T1＞T2
親核種の壊変定数λ1と娘核種の壊変定数λ2の関係 λ1＜λ2
永続平衡のときの親核種の放射能A1と娘核種A2の関係式 A1＝A2
永続平衡のグラフ：
半減期
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カテゴリ：元素・核種
放射性核種製造について
