Kaj je alfa razpad in beta propad? Beta razpad, alfa razpad: formule in reakcije

Alfa in beta sevanje v splošnem primeru imenujemo radioaktivni razpad. To je proces oddajanja subatomske delce

Reakcijski pogoji

Dezintegracija, tako kot druge radioaktivne transformacije, je naravna in umetna. Slednje je posledica vstopa tujih delcev v jedro. Koliko alfa in beta propada je lahko podvrženo atomu je odvisno samo od tega, kako hitro bo doseženo stabilno stanje.

V naravnih okoliščinah se pojavijo razpadi alfa in beta-minus.

V umetnih razmerah obstajajo nevtronski, pozitronski, protonski in drugi, bolj redki deli razpadov in transformacije jeder.

Ta imena so dala Ernest Rutherford, se ukvarjajo s študijem radioaktivnega sevanja.

Razlika med stabilnim in nestabilnim jedrom

Sposobnost razpada je odvisna od stanja atoma. Tako imenovano "stabilno" ali ne-radioaktivno jedro je neločljivo povezano z atomi ne-razpadajočega. V teoriji lahko opazovanje takih elementov poteka do neskončnosti, da se končno zagotovi njihova stabilnost. To je potrebno za ločevanje takšnih jeder od nestabilnih, ki imajo izredno dolgo razpolovno dobo.

Po pomoti se takšen "počasen" atom lahko vzame kot stabilen. Toda telur in natančneje njegova izotopna številka 128, ki ima razpolovna doba v 2.2middot-10²⁴ let. Ta primer ni edinstven. Lanthanum-138 je podvržen razpolovni dobi, katere izraz je 10¹¹ let. Ta izraz je tridesetkrat starosti obstoječega vesolja.

Bistvo radioaktivnega razpada

Ta postopek je poljuben. Vsak propadajoči radionuklid pridobi hitrost, kar je konstanta za vsak primer. Stopnja razpada se ne more spremeniti pod vplivom zunanjih dejavnikov. Ni pomembno, reakcija se bo zgodila pod vplivom velike gravitacijske sile, absolutne ničle, v električnem in magnetnem polju, med kakršno koli kemijsko reakcijo in tako naprej. Vpliv na proces lahko le neposreden vpliv na notranjost atomskega jedra, kar je skoraj nemogoče. Reakcija je spontana in je odvisna samo od atoma, v katerem teče, in njegovega notranjega stanja.

Kadar govorimo o radioaktivnih razpadih, se pogosto pojavlja izraz "radionuklid". Tisti, ki tega ne poznajo, morate vedeti, da ta beseda označuje skupino atomov, ki imajo radioaktivne lastnosti, lastno masno število, atomsko število in energijski status.

Različni radionuklidi se uporabljajo na tehničnem, znanstvenem in drugih področjih človeškega življenja. Na primer, v medicini se ti elementi uporabljajo pri diagnosticiranju bolezni, predelavi zdravil, orodij in drugih predmetov. Obstajajo celo številne terapevtske in prognostične radiopreparacije.

Enako pomembna je določitev izotopa. Ta beseda je posebna vrsta atomov. Imajo enako atomsko število kot navaden element, toda odlično množično število. To razliko je posledica števila nevtronov, ki ne vplivajo na polnjenje, kot so protoni in elektroni, vendar spremenijo maso. Na primer, za preprost vodik je kar 3. To je edini element, katerega izotopi so bili poimenovani: devterij, tritij (edini radioaktivni) in protium. V drugih primerih so imena navedena v skladu z atomskimi masami in glavnim elementom.

Alfa razpad

To je neke vrste radioaktivna reakcija. Značilen za naravne elemente šestega in sedmega obdobja tabele kemičnih elementov Mendelejev. Zlasti za umetne ali transuranske elemente.

Elementi, ki so predmet razpadanja alfa

Med kovine, za katero je značilno upadanja vsebujejo torij in uran in druge elemente šestega in sedmega obdobju periodnega sistema kemijskih elementov, šteto od bizmuta. Izvajajo se tudi izotopi iz števila težkih elementov.

Kaj se zgodi med reakcijo?

V razpadanju alfa se začne emisija iz jedra delcev, ki sta sestavljeni iz 2 protonov in par nevtronov. Zelo osvobojeni delec je jedro helijskega atoma z maso 4 enote in s polnitvijo +2.

Kot rezultat se pojavi nov element, ki se nahaja v dveh celicah na levi strani vira v periodni tabeli. Takšna ureditev določa dejstvo, da je začetni atom izgubil 2 protona in skupaj s tem začetni naboj. Posledično se masa izotopa, ki ga tvori 4 masne enote, zmanjša v primerjavi z začetnim stanjem.

Primeri

Tokrat je torij nastal iz urana. Iz torija se pojavi radij, iz njega - radon, ki posledično daje polonij, in na koncu - svinec. Istočasno se v procesu pojavijo izotopi teh elementov, ne pa sami. Tako proizvaja uran-238, torij-234, radij-230, radon-236 in naprej, do videza stabilnega elementa. Formula za to reakcijo je naslednja:

Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218

Hitrost ekstrahirane alfa-delcev v času emisije je od 12 do 20 tisoč km / s. Biti v vakuumu bi tak delec zaokrožen po 2 sekundi in se gibal vzdolž ekvatorja.

Beta razpad

Razlika med tem delcem in elektronom je na mestu njegovega videza. Beta propad nastane v jedru atoma, namesto elektronske lupine, ki ga obdaja. Najpogosteje se pojavi iz vseh obstoječih radioaktivnih transformacij. Opazimo jo lahko pri skoraj vseh obstoječih kemijskih elementih. Iz tega sledi, da ima vsak element vsaj en izotop, ki se razgrajuje. V večini primerov, kot posledica beta propada, poteka razgradnja beta-minus.

Reakcija reakcije

V tem procesu se iz jedra izvrže elektron, ki izhaja iz spontane pretvorbe nevtona v elektron in proton. Istočasno pa protoni ostanejo na račun večje mase v jedru, elektron pa zapusti atom, ki se imenuje beta-minus delec. In ker se je število protonov povečalo za eno, se jedro samega elementa spremeni v večjo stran in se nahaja desno od vira v periodni tabeli.

Primeri

Razpad beta s kalijem-40 ga spremeni v izotop kalcija, ki se nahaja na desni. Radioaktivni kalcij-47 postane skandij-47, ki se lahko spremeni v stabilen titan-47. Kako izgleda tako beta propad? Formula:

Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47

Hitrost oddajanja beta delcev je 0,9-kratna hitrost svetlobe, 270 tisoč km / s.

V naravi beta-aktivnih nuklidov, ne preveč. Pomemben je precej majhen. Primer je kalij-40, ki v naravni mešanici vsebuje le 119/10000. Med pomembne so tudi naravni beta-minus-aktivni radionuklidi, ki so alfa in beta-razpadni produkti urana in torija.

Razpad beta je tipičen primer: torij-234, ki je alfa razpad pretvorimo v protactinium-234, nato pa na enak način postane uran, vendar druga izotopov pod številko 234. Ta urana-234 spet zaradi razpada alfa postane torij , ampak že drugače. Potem ta torij-230 postane radij-226, ki se spremeni v radon. In v istem zaporedju, navzdol do talija, samo z različnimi beta prehodi nazaj. Ta radioaktivni beta razpad se konča s pojavom stabilnega svinca-206. Ta transformacija ima naslednjo formulo:

TH-234 -> Pa-234 -> U-234 -> TH-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> V-218 -> Po-214 -> Bi-210 -> Pb-206

Naravni in pomembni beta-aktivni radionuklidi so K-40 in elementi od talija do urana.

Dezintegracija beta-plus

Obstaja tudi transformacija beta-plus. Imenuje se tudi pozitron beta propad. Izhaja iz delcev, ki se imenuje pozitron. Rezultat je preoblikovanje izvornega elementa v levo, ki ima manjše število.

Primer:

Ko se pojavi elektronsko beta-razpadanje, magnezij-23 postane stabilen izotop natrija. Radioaktivni europij-150 postane samarij-150.

Nastala beta-razpadna reakcija lahko ustvari beta + in beta emisijo. Hitrost oddajanja delcev v obeh primerih je 0,9-kratna hitrost svetlobe.

Drugi radioaktivni razpadi

Poleg teh reakcij kot razkroj in alfa-beta-razpada, formula katere je znano, obstajajo tudi drugi, manj pogosta in značilna za umetnih radionuklidov procesov.

Nevtronski propad. Odvaja se nevtralni delec ene mase. V njej se en izotop pretvori v drugega z manjšim številom mas. Primer je pretvorba litija-9 v litij-8, helij-5 do helija-4.

Ko se gama žarki obsevajo s stabilnim izotopom joda-127, postane izotop s številko 126 in pridobi radioaktivnost.

Protonski razpad. To je zelo redko. Med tem procesom oddaja proton, ki ima napolnjenost z maso +1 in 1 enote. Atomska teža postane manjša za eno vrednost.

Vsaka radioaktivna preobrazba, zlasti radioaktivno razpada, spremlja sproščanje energije v obliki gama sevanja. Imenuje se gama kvanta. V nekaterih primerih opazimo rentgenske žarke, ki imajo nižjo energijo.

Gamma propadanje. To je tok gama kvantov. Gre za elektromagnetno sevanje, ki je bolj tog kot rentgenski aparat, ki se uporablja v medicini. Posledično se pojavijo gama kvanti ali energetski tokovi iz atomskega jedra. Rentgensko sevanje je tudi elektromagnetno, vendar izhaja iz elektronskih lupin atomov.

Kilometrina alfa delcev

Alfa delci z maso 4 atomske enote in polnilo +2 se premikajo pravilno. Zaradi tega lahko govorimo o poti alfa delcev.

Vrednost kilometrine je odvisna od začetne energije in se giblje od 3 do 7 (včasih 13) cm na zraku. V gostem okolju stotina milimetrov. Takšno sevanje ne more prodreti na list papirja in človeške kože.

Zaradi svoje lastne mase in nabojne številke ima alfa delec največjo ionizacijsko sposobnost in uničuje vse na poti. V zvezi s tem so alfa-radionuklidi najbolj izpostavljeni ljudem in živalim, ko so izpostavljeni telesu.

Penetracija beta delcev

Zaradi nizke mase, ki je 1836-krat manjša od protonske, negativni naboj in velikost, beta sevanja šibko vpliva na snov, skozi katero leti, vendar traja dlje. Tudi pot delca ni ravna. V zvezi s tem govorimo o penetracijski sposobnosti, ki je odvisna od prejete energije.

Prodorna Sposobnost delcev beta, ki se pojavljajo med radioaktivnega razpada v zraku doseže 2,3 m tekočine se štejejo v cm in v trdnem stanju - v delčku centimeter. Tkiva človeškega telesa prenašajo sevanje na globino 1,2 cm. Za zaščito pred beta sevanja lahko služi kot navadno vodo plasti do 10 cm toka delcev na dovolj visoko energijo razpada pri 10 MeV skoraj vsi absorbirajo take sloje: a zraka - 4 m- aluminijevih - železo 2,2 cm - 7,55 Mm-. svinec - 5,2 mm.

Glede na majhnost, delci beta-sevanja imajo nizko ionizirajočo sposobnost v primerjavi z alfa delci. Če pa jih zaužijete, so veliko bolj nevarne kot pri zunanji izpostavljenosti.

Največji prodorni kazalniki med vsemi vrstami sevanja trenutno imajo nevtron in gama. Te emisije v zraku včasih dosežejo desetine in sto metrov, vendar z manj ionizirajočimi parametri.

Večina gama-izotopov v energiji ne presega 1,3 MeV. Občasno se dosežejo vrednosti 6,7 MeV. V zvezi s tem se za zaščito pred takšnim sevanjem uporabljajo plasti iz jekla, betona in svinca za množico slabljenja.

Na primer, da ublažijo desetkrat kobalta sevanja gama zahteva svinca debelino zaščitni od približno 5 cm do 100-kratno slabljenja zahteva 9,5 cm beton Zaščita biti 33 in 55 cm, in vodo -. 70 in 115 cm.

Ionizacijski indeksi nevtronov so odvisni od njihovih energetskih parametrov.

V vsakem primeru je najboljša zaščitna metoda od sevanja največja oddaljenost od vira in čim manj prostega časa v območju z visokim sevanjem.

Fisija atomskih jeder

Z cepitev jeder atomov pomeni spontano ali pod vplivom nevtronov, ločevanje jedra v dveh delih, približno enake velikosti.

Ta dva dela postanejo radioaktivni izotopi elementov iz glavnega dela mize kemičnih elementov. Začnite iz bakra v lantanide.

Med ekstrakcijo nastane par odvečnih nevtronov in presežek energije se proizvaja v obliki gama kvantov, kar je veliko večje kot pri radioaktivnem razpadu. Tako se z enim dejanjem radioaktivnega razpada pojavijo en gama kvant in med fisijo se pojavijo 8,10 gama kvanti. Tudi raztreseni fragmenti imajo veliko kinetično energijo, kar se kaže v termičnih indeksih.

Sproščeni nevtroni lahko povzročijo ločitev par podobnih jeder, če so v bližini in so nevtroni v njih.

V zvezi s tem se pojavlja verjetnost pojava razvejane, pospešene verižne reakcije ločevanja atomskih jeder in ustvarjanja velike količine energije.

Ko je takšna verižna reakcija pod nadzorom, jo ​​je mogoče uporabiti za določene namene. Na primer, za ogrevanje ali električno energijo. Takšni postopki se izvajajo v jedrskih elektrarnah in reaktorjih.

Če izgubite nadzor nad reakcijo, potem bo prišlo do atomske eksplozije. Podobno se uporablja v jedrskem orožju.

V naravnih pogojih je samo en element - uran, ki ima le en cepljiv izotop s številko 235. To je orožje.

V rednem reaktorju urana jedrske iz urana 238 pod vplivom nevtronov oblika novih izotopov No.239, in iz njega - plutonij, ki je umetna in ne najdemo in vivo. Tako je nastala plutonij-239 se uporablja za oborožitvene namene. Ta proces jedrske fisije je bistvo vsega atomskega orožja in energije.

Takšni pojavi kot alfa razpad in beta razpad, katerega formula se proučuje v šoli, so v današnjem času razširjena. Zaradi teh reakcij obstajajo jedrske elektrarne in številne druge industrije, ki temeljijo na jedrski fiziki. Vendar ne pozabite na radioaktivnost mnogih takšnih elementov. Pri delu z njimi je potrebna posebna zaščita in upoštevanje vseh varnostnih ukrepov. V nasprotnem primeru lahko povzroči nepopravljivo katastrofo.