Alfa- en beta-straling word algemeen radioaktiewe verval genoem. Dit is 'n proses wat die vrystelling van subatomiese deeltjies vanaf die kern is, wat teen 'n geweldige spoed plaasvind. As gevolg hiervan kan 'n atoom of sy isotoop van een chemiese element na 'n ander verander. Alfa- en beta-verval van kerne is kenmerkend van onstabiele elemente. Dit sluit alle atome in met 'n ladinggetal groter as 83 en 'n massagetal groter as 209.
Reaksievoorwaardes
Ontbinding, soos ander radioaktiewe transformasies, is natuurlik en kunsmatig. Laasgenoemde vind plaas as gevolg van die indringing van een of ander vreemde deeltjie in die kern. Hoeveel alfa- en beta-verval 'n atoom kan ondergaan, hang net af van hoe gou 'n stabiele toestand bereik word.
Onder natuurlike omstandighede vind alfa- en beta-minus-verval plaas.
Onder kunsmatige toestande is neutron, positron, proton en ander, skaarser tipes verval en transformasies van kerne teenwoordig.
Hierdie name is gegee deur Ernest Rutherford, wat radioaktiewe bestraling bestudeer het.
Die verskil tussen stabiel en onstabielkern
Die vermoë om te verval hang direk af van die toestand van die atoom. Die sogenaamde "stabiele" of nie-radioaktiewe kern is kenmerkend van nie-verrottende atome. In teorie kan sulke elemente onbepaald waargeneem word om uiteindelik oortuig te word van hul stabiliteit. Dit is nodig om sulke kerne te skei van onstabiele, wat 'n uiters lang halfleeftyd het.
Per ongeluk kan so 'n "stadige" atoom met 'n stabiele een verwar word. Tellurium, en meer spesifiek sy isotoop nommer 128, wat 'n halfleeftyd van 2,2·1024 jaar het, kan egter 'n treffende voorbeeld wees. Hierdie geval is nie geïsoleer nie. Lanthanum-138 het 'n halfleeftyd van 1011 jaar. Hierdie tydperk is dertig keer die ouderdom van die bestaande heelal.
Die essensie van radioaktiewe verval
Hierdie proses vind lukraak plaas. Elke verrottende radionuklied verkry 'n tempo wat konstant is vir elke geval. Die verv altempo kan nie verander onder die invloed van eksterne faktore nie. Dit maak nie saak of 'n reaksie sal plaasvind onder die invloed van 'n groot gravitasiekrag, by absolute nul, in 'n elektriese en magnetiese veld, tydens enige chemiese reaksie, ensovoorts nie. Die proses kan slegs beïnvloed word deur direkte impak op die binnekant van die atoomkern, wat feitlik onmoontlik is. Die reaksie is spontaan en hang slegs af van die atoom waarin dit voortgaan en sy interne toestand.
Wanneer na radioaktiewe verval verwys word, word die term "radionuklied" dikwels gebruik. Vir die wat nie is nievertroud daarmee, moet jy weet dat hierdie woord 'n groep atome aandui wat radioaktiewe eienskappe, hul eie massagetal, atoomgetal en energiestatus het.
Verskeie radionukliede word in tegniese, wetenskaplike en ander areas van die menslike lewe gebruik. Byvoorbeeld, in medisyne word hierdie elemente gebruik in die diagnose van siektes, die verwerking van medisyne, gereedskap en ander items. Daar is selfs 'n aantal terapeutiese en prognostiese radiomiddels.
Die definisie van die isotoop is nie minder belangrik nie. Hierdie woord verwys na 'n spesiale soort atome. Hulle het dieselfde atoomgetal as 'n gewone element, maar 'n ander massagetal. Hierdie verskil word veroorsaak deur die aantal neutrone wat nie die lading beïnvloed nie, soos protone en elektrone, maar hul massa verander. Eenvoudige waterstof het byvoorbeeld soveel as 3. Dit is die enigste element waarvan die isotope name gegee is: deuterium, tritium (die enigste radioaktiewe een) en protium. In ander gevalle word die name gegee volgens die atoommassas en die hoofelement.
Alfa-verval
Dit is 'n soort radioaktiewe reaksie. Dit is tipies vir natuurlike elemente uit die sesde en sewende periode van die periodieke tabel van chemiese elemente. Veral vir kunsmatige of transuraanelemente.
Elemente onderhewig aan alfa-verval
Die aantal metale wat deur hierdie verval gekenmerk word, sluit in torium, uraan en ander elemente van die sesde en sewende periode van die periodieke tabel van chemiese elemente, vanaf bismut getel. Die proses ondergaan ook isotope uit die swaaritems.
Wat gebeur tydens 'n reaksie?
Wanneer alfa-verval begin, word die vrystelling vanaf die kern van deeltjies wat uit 2 protone en 'n paar neutrone bestaan. Die vrygestelde deeltjie self is die kern van 'n heliumatoom, met 'n massa van 4 eenhede en 'n lading van +2.
Gevolglik verskyn 'n nuwe element, wat twee selle links van die oorspronklike in die periodieke tabel geleë is. Hierdie rangskikking word bepaal deur die feit dat die oorspronklike atoom 2 protone verloor het en daarmee saam - die aanvanklike lading. As gevolg hiervan word die massa van die resulterende isotoop met 4 massa-eenhede verminder in vergelyking met die aanvanklike toestand.
Voorbeelde
Gedurende hierdie verval word torium uit uraan gevorm. Van torium kom radium, daarvan kom radon, wat uiteindelik polonium gee, en uiteindelik lood. In hierdie proses word isotope van hierdie elemente gevorm, en nie hulle self nie. So, dit blyk uraan-238, torium-234, radium-230, radon-236 en so aan, tot die verskyning van 'n stabiele element. Die formule vir so 'n reaksie is soos volg:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Die spoed van die geselekteerde alfa-deeltjie op die oomblik van vrystelling is van 12 tot 20 duisend km/sek. In 'n vakuum sou so 'n deeltjie die aardbol in 2 sekondes sirkel en langs die ewenaar beweeg.
Beta Decay
Die verskil tussen hierdie deeltjie en 'n elektron is in die plek van verskyning. Beta-verval vind plaas in die kern van 'n atoom, nie in die elektrondop wat dit omring nie. Die mees algemene van alle bestaande radioaktiewe transformasies. Dit kan waargeneem word in byna alle huidige bestaandechemiese elemente. Dit volg hieruit dat elke element ten minste een isotoop het wat onderhewig is aan verval. In die meeste gevalle lei beta-verval tot beta-minus-verval.
Reaksievloei
In hierdie proses word 'n elektron uit die kern gestoot, wat ontstaan het as gevolg van die spontane transformasie van 'n neutron in 'n elektron en 'n proton. In hierdie geval, as gevolg van die groter massa, bly protone in die kern, en die elektron, wat die beta-minus-deeltjie genoem word, verlaat die atoom. En aangesien daar meer protone per eenheid is, verander die kern van die element self opwaarts en is dit regs van die oorspronklike in die periodieke tabel geleë.
Voorbeelde
Die verval van beta met kalium-40 verander dit in 'n kalsiumisotoop, wat aan die regterkant geleë is. Radioaktiewe kalsium-47 word skandium-47, wat in stabiele titanium-47 kan verander. Hoe lyk hierdie beta-verval? Formule:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
Die spoed van 'n beta-deeltjie is 0,9 keer die spoed van lig, wat 270 000 km/sek is.
Daar is nie te veel beta-aktiewe nukliede in die natuur nie. Daar is baie min betekenisvolles. 'n Voorbeeld is kalium-40, wat slegs 119/10 000 in 'n natuurlike mengsel is. Onder die beduidende natuurlike beta-minus aktiewe radionukliede is ook die alfa- en beta-vervalprodukte van uraan en torium.
Beta-verval het 'n tipiese voorbeeld: torium-234, wat in alfa-verval in protaktinium-234 verander, en dan op dieselfde manier uraan word, maar sy ander isotoop nommer 234. Hierdie uraan-234 weer as gevolg van alfa verval wordtorium, maar reeds 'n ander verskeidenheid daarvan. Hierdie torium-230 word dan radium-226, wat in radon verander. En in dieselfde volgorde, tot by tallium, net met verskillende beta-oorgange terug. Hierdie radioaktiewe beta-verval eindig met die vorming van stabiele lood-206. Hierdie transformasie het die volgende formule:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-218 -> - Po-323452 - Po-323452 - Po-323452 - Po-323452 - Po-323452 Pb-206
Natuurlike en beduidende beta-aktiewe radionukliede is K-40 en elemente van tallium tot uraan.
Beta-plus-verval
Daar is ook 'n beta plus-transformasie. Dit word ook positron beta-verval genoem. Dit straal 'n deeltjie uit wat 'n positron genoem word vanaf die kern. Die resultaat is die transformasie van die oorspronklike element in die een aan die linkerkant, wat 'n laer getal het.
Voorbeeld
Wanneer elektron-beta-verval plaasvind, word magnesium-23 'n stabiele isotoop van natrium. Radioaktiewe europium-150 word samarium-150.
Die gevolglike beta-vervalreaksie kan beta+ en beta-emissies skep. Die ontsnappingssnelheid van deeltjies is in beide gevalle 0,9 keer die spoed van lig.
Ander radioaktiewe verval
Benewens reaksies soos alfa-verval en beta-verval, waarvan die formule wyd bekend is, is daar ander prosesse wat skaarser en meer kenmerkend van kunsmatige radionukliede is.
Neutron-verval. 'n Neutrale deeltjie van 1 eenheid word vrygestelmassas. Daartydens verander een isotoop in 'n ander met 'n kleiner massagetal. 'n Voorbeeld is die omskakeling van litium-9 na litium-8, helium-5 na helium-4.
Wanneer 'n stabiele isotoop van jodium-127 met gammastrale bestraal word, word dit isotoop nommer 126 en verkry radioaktiwiteit.
Protonverval. Dit is uiters skaars. Daartydens word 'n proton vrygestel met 'n lading van +1 en 1 massa-eenheid. Die atoomgewig neem af met een waarde.
Enige radioaktiewe transformasie, veral radioaktiewe verval, gaan gepaard met die vrystelling van energie in die vorm van gammastraling. Hulle noem dit gammastrale. In sommige gevalle word laer-energie x-strale waargeneem.
Gamma-verval. Dit is 'n stroom van gamma quanta. Dit is elektromagnetiese straling, harder as X-straal, wat in medisyne gebruik word. As gevolg hiervan verskyn gamma-kwanta, of energie vloei uit die atoomkern. X-strale is ook elektromagneties, maar kom van die elektronskulpe van die atoom af.
Alfa-deeltjies loop
Alfa-deeltjies met 'n massa van 4 atoomeenhede en 'n lading van +2 beweeg in 'n reguit lyn. As gevolg hiervan kan ons praat oor die reeks alfa-deeltjies.
Die waarde van die lopie hang af van die aanvanklike energie en wissel van 3 tot 7 (soms 13) cm in die lug. In 'n digte medium is dit 'n honderdste van 'n millimeter. Sulke bestraling kan nie 'n laken binnedring niepapier en menslike vel.
As gevolg van sy eie massa en ladinggetal, het die alfa-deeltjie die hoogste ioniserende krag en vernietig alles in sy pad. In hierdie verband is alfa-radionukliede die gevaarlikste vir mense en diere wanneer dit aan die liggaam blootgestel word.
Beta-deeltjiepenetrasie
Weens die klein massagetal, wat 1836 keer minder as 'n proton is, negatiewe lading en grootte, het beta-straling 'n swak uitwerking op die stof waardeur dit vlieg, maar bowendien is die vlug langer. Ook die pad van die deeltjie is nie reguit nie. In hierdie verband praat hulle van penetrasievermoë, wat afhang van die ontvangde energie.
Die deurdringende krag van beta-deeltjies wat tydens radioaktiewe verval geproduseer word, bereik 2,3 m in lug, in vloeistowwe word dit in sentimeter getel, en in vaste stowwe - in breukdele van 'n sentimeter. Die weefsels van die menslike liggaam stuur bestraling 1,2 cm diep deur. Om teen beta-straling te beskerm, kan 'n eenvoudige laag water tot 10 cm dien Die vloei van deeltjies met 'n voldoende hoë vervalenergie van 10 MeV word byna heeltemal geabsorbeer deur sulke lae: lug - 4 m; aluminium - 2,2 cm; yster - 7,55 mm; lood - 5, 2 mm.
Gegewe hul klein grootte, het betastralingspartikels 'n lae ioniserende kapasiteit in vergelyking met alfa-deeltjies. Wanneer dit egter ingeneem word, is hulle baie gevaarliker as tydens eksterne blootstelling.
Neutron en gamma het tans die hoogste deurdringende werkverrigting onder alle soorte bestraling. Die omvang van hierdie bestralings in die lug bereik soms tientalle en honderdemeter, maar met laer ioniserende werkverrigting.
Die meeste isotope van gammastrale oorskry nie 1,3 MeV in energie nie. Selde word waardes van 6,7 MeV bereik. In hierdie verband, om teen sulke bestraling te beskerm, word lae staal, beton en lood vir die verswakkingsfaktor gebruik.
Byvoorbeeld, om kob alt-gammastraling tienvoudig te verswak, is loodafskerming ongeveer 5 cm dik nodig, vir 100-voudige verswakking word 9,5 cm benodig. Betonafskerming sal 33 en 55 cm wees, en water - 70 en 115 cm.
Die ioniserende werkverrigting van neutrone hang af van hul energieprestasie.
In enige situasie, die beste manier om teen bestraling te beskerm, is om so ver as moontlik van die bron af te bly en so min as moontlik tyd in die hoë bestralingsgebied deur te bring.
Splyting van atoomkerne
Onder die splitsing van die kerne van atome word bedoel spontane, of onder die invloed van neutrone, die verdeling van die kern in twee dele, ongeveer ewe groot.
Hierdie twee dele word radioaktiewe isotope van elemente uit die hoofgedeelte van die tabel van chemiese elemente. Begin van koper tot lantaniede.
Tydens die vrystelling ontsnap 'n paar ekstra neutrone en daar is 'n oormaat energie in die vorm van gamma-kwanta, wat baie groter is as tydens radioaktiewe verval. Dus, in een handeling van radioaktiewe verval, verskyn een gamma kwanta, en tydens die handeling van splitsing, verskyn 8, 10 gamma kwanta. Ook het verspreide fragmente 'n groot kinetiese energie, wat in termiese aanwysers verander.
Die vrygestelde neutrone is in staat om die skeiding van 'n paar soortgelyke kerne uit te lok as hulle naby geleë is en die neutrone hulle tref.
Dit verhoog die moontlikheid van 'n vertakkende, versnellende kettingreaksie van die splitsing van atoomkerne en die skep van 'n groot hoeveelheid energie.
Wanneer so 'n kettingreaksie onder beheer is, kan dit vir sekere doeleindes gebruik word. Byvoorbeeld, vir verwarming of elektrisiteit. Sulke prosesse word by kernkragsentrales en reaktore uitgevoer.
As jy beheer oor die reaksie verloor, sal 'n atoomontploffing plaasvind. Soortgelyke word in kernwapens gebruik.
In natuurlike toestande is daar net een element - uraan, wat net een splytbare isotoop met die nommer 235 het. Dit is wapengraad.
In 'n gewone uraan atoomreaktor van uraan-238, onder die invloed van neutrone, vorm hulle 'n nuwe isotoop by nommer 239, en daaruit - plutonium, wat kunsmatig is en nie natuurlik voorkom nie. In hierdie geval word die resulterende plutonium-239 vir wapendoeleindes gebruik. Hierdie proses van splitsing van atoomkerne is die essensie van alle atoomwapens en energie.
Fenomeen soos alfa-verval en beta-verval, waarvan die formule op skool bestudeer word, is wydverspreid in ons tyd. Danksy hierdie reaksies is daar kernkragsentrales en baie ander nywerhede wat op kernfisika gebaseer is. Moet egter nie die radioaktiwiteit van baie van hierdie elemente vergeet nie. Wanneer u met hulle werk, word spesiale beskerming en nakoming van alle voorsorgmaatreëls vereis. Andersins kan dit lei totonherstelbare ramp.
