Što je propadanje alfa i beta raspad? Beta propadanje, alfa propadanje: formule i reakcije

Alfa i beta zračenje u općem slučaju nazivaju se radioaktivnim raspadom. Ovo je proces emitiranja subatomskih čestica

Uvjeti reakcije

Dezintegracija je, kao i ostale radioaktivne transformacije, prirodna i umjetna. Posljednja posljedica je ulazak vanjske čestice u jezgru. Koliko se alfa i beta propadanje može podvrgnuti atomu ovisi samo o tome koliko će uskoro biti postignuta stabilna država.

Pod prirodnim okolnostima pojavljuju se alfa i beta-minus propadanja.

Pod umjetnim uvjetima, postoje neutroni, pozitroni, proton i druge, rijetke vrste propadanja i transformacije jezgri.

Ti su nazivi dali Ernest Rutherford, koji se bave proučavanjem radioaktivnog zračenja.

Razlika između stabilne i nestabilne jezgre

Sposobnost izravnog propadanja ovisi o stanju atoma. Takozvana "stabilna" ili neradioaktivna jezgra je svojstvena atomima koji ne propadaju. Teoretski, promatranje takvih elemenata može se izvesti do beskonačnosti, da bi se konačno uvjerili u njihovu stabilnost. To je potrebno kako bi se odvojile takve jezgre od nestabilnih, koje imaju iznimno dugi poluživot.

Pogrešno, takav "spor" atom može se shvatiti kao stabilan. Međutim, telur, a točnije, izotopni broj 128, koji ima Poluživot u 2.2middot-10²⁴ godine. Ovaj slučaj nije jedinstven. Lantan-138 je podvrgnut poluživotu, a termin 10 je¹¹ godine. Taj je pojam trideset puta stariji od postojećeg svemira.

Bit radioaktivnog raspadanja

Ovaj je postupak proizvoljan. Svaki raspadni radionuklid dobiva brzinu koja je konstanta za svaki slučaj. Stopa propadanja ne može se promijeniti pod utjecajem vanjskih čimbenika. Nije važno, reakcija će se dogoditi pod utjecajem ogromne gravitacijske sile, apsolutne nula, u električnom i magnetskom polju, tijekom bilo kakve kemijske reakcije i tako dalje. Utjecaj procesa može imati izravan utjecaj na unutrašnjost atomske jezgre, što je gotovo nemoguće. Reakcija je spontana i ovisi jedino o atomu u kojem teče i njegovu unutarnju stanje.

Kada se govori o radioaktivnom raspadu, pojam "radionuklid" često se susreće. Oni koji ga nisu upoznati, trebali biste znati da ta riječ označava skupinu atoma koji imaju radioaktivna svojstva, njihov vlastiti masovni broj, atomski broj i energetski status.

Različiti radionuklidi se koriste u tehničkim, znanstvenim i drugim sferama ljudskog života. Na primjer, u medicini se ti elementi koriste za dijagnosticiranje bolesti, za obradu lijekova, alate i druge predmete. Postoji čak i nekoliko terapeutskih i prognostičkih radijskih preparata.

Jednako je važno određivanje izotopa. Ova riječ je posebna vrsta atoma. Oni imaju isti atomski broj kao obični element, ali izvrstan broj mase. Razlika je uzrokovana brojem neutrona koji ne utječu na naboj, poput protona i elektrona, ali mijenjaju masu. Na primjer, za jednostavni vodik postoji čak 3. To je jedini element, čiji su izotopi nazvani: deuterij, tritium (jedini radioaktivni) i protium. U drugim slučajevima, imena se daju u skladu s atomskim masama i glavnim elementom.

Alfa propadanje

Ovo je vrsta radioaktivne reakcije. Karakterističan za prirodne elemente šestog i sedmog razdoblja tablice kemijskih elemenata Mendelejev. Posebno za umjetne ili transuranske elemente.

Elementi podvrgnuti propadanju alfa

Među metala za koje je karakterističan raspadanje uključuju torij, uran i druge elemente šestom i sedmom razdoblje periodnog sustava kemijskih elemenata, računajući od bizmuta. Također, izotopi iz broja teških elemenata podvrgnuti su se procesu.

Što se događa tijekom reakcije?

U alfa propadanju počinje emisija iz jezgre čestica koja se sastoji od 2 protona i para neutrona. Vrlo oslobođena čestica je jezgra atoma helija s masom od 4 jedinice i nabojem od +2.

Kao rezultat toga, pojavljuje se novi element, koji se nalazi u dvije ćelije s lijeve strane izvora u periodičnoj tablici. Takav raspored određen je činjenicom da je početni atom izgubio 2 protona i, zajedno s tim, početni naboj. Kao rezultat toga, masa izotopa formiranog sa 4 masene jedinice smanjuje se u usporedbi s početnom stanju.

primjeri

Tijekom ovog propadanja, trijum se formira iz urana. Iz torija se pojavljuje radijum, od njega - radon, koji kao rezultat daje polonij, a na kraju. Istodobno se pojavljuju izotopi tih elemenata u procesu, a ne sami. Tako proizvodi uran-238, trijum-234, radij-230, radon-236 i dalje, sve do pojave stabilnog elementa. Formula za ovu reakciju je kako slijedi:

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

Brzina ekstrahirane alfa-čestice u vrijeme emisije je od 12 do 20 tisuća km / s. Biti u vakuumu, takva čestica bi kružila svijetlo za 2 sekunde, krećući se duž ekvatora.

Beta propadanje

Razlika između ove čestice i elektrona je na mjestu njezina izgleda. Beta propadanje nastaje u jezgri atoma, umjesto elektronske ljuske koja ga okružuje. Najčešće se javlja iz svih postojećih radioaktivnih transformacija. Može se promatrati u gotovo svim postojećim kemijskim elementima. Slijedi da svaki element ima najmanje jedan izotop koji se razgrađuje. U većini slučajeva, kao rezultat beta propadanja, dolazi do dekompozicije beta-minus.

Reakcija reakcije

U tom procesu elektron se izbacuje iz jezgre, koja proizlazi iz spontane konverzije neutrona u elektron i proton. Istovremeno, protoni ostaju na štetu veće mase u jezgri, a elektron, koji se zove beta-minus čestica, napušta atom. A budući da se broj protona povećava za jedan, jezgra samog elementa mijenja se na veću stranu i nalazi se desno od izvora u periodičnoj tablici.

primjeri

Propadanje beta-kalij-40 pretvara ga u kalcij izotop, koji se nalazi s desne strane. Radioaktivni kalcij-47 postaje scandium-47, koji se može pretvoriti u stabilni titan-47. Što izgleda takav beta raspad? formula:

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

Brzina emisije beta čestica je 0,9 puta veća od brzine svjetlosti, 270 tisuća km / s.

U prirodi beta-aktivnih nuklida, ne previše. Značajan od njih je prilično mali. Primjer je kalij-40, koji u prirodnoj smjesi sadrži samo 119/10000. Također prirodni beta-minus-aktivni radionuklidi među značajnim su alfa i beta degradacija proizvoda urana i torija.

Raspad beta je tipičan primjer: torij-234, koji je alfa raspad pretvara u Protaktinij-234, a zatim na isti način postaje urana, ali njegova druga izotopa pod brojem 234. Ova urana-234 opet zbog alfa raspad postaje torij , već već drugačije. Zatim ovaj torij-230 postaje radium-226, koji se pretvara u radon. I u istom nizu, sve do talijana, samo s različitim beta transitions natrag. Radioaktivno beta raspadanje završava pojavom stabilnog olova-206. Ova transformacija ima sljedeću formulu:

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

Prirodni i značajni beta-aktivni radionuklidi su K-40 i elementi od talijuma do urana.

Dezintegracija beta-plus

Tu je i beta-plus transformacija. Također se naziva pozitron beta propadanje. Emitira česticu iz jezgre koja se zove pozitron. Rezultat je transformacija izvornog elementa onom na lijevoj strani, koji ima manji broj.

primjer

Kada se pojavi elektronički beta raspad, magnezij-23 postaje stabilni izotop natrija. Radioaktivni europium-150 postaje samarium-150.

Dobivena reakcija beta-propadanja može stvoriti beta + i beta-emisiju. Brzina emisije čestica u oba slučaja je 0,9 puta brža od svjetlosti.

Ostali radioaktivni raspad

Osim takvih reakcija kao što su alfa raspad i beta raspad, čija je formula široko poznata, postoje i drugi postupci rijetki i karakteristični za umjetne radionuklide.

Neutron propadanje. Emitira se neutralna čestica od 1 jedinice mase. Tijekom nje, jedan izotop se pretvara u drugi s manjim brojem mase. Primjer je pretvorba litij-9 u litij-8, helij-5 u heli-4.

Nakon ozračivanja gama zrake jod-127 izotop je stabilan izotop postaje brojčana oznaka 126 i dobiva radioaktivnosti.

Propadanje protona. To je vrlo rijetko. Tijekom tog procesa emitira proton koji ima naboj od +1 i 1 masu jedinice. Atomska težina postaje manja za jednu vrijednost.

Bilo koja radioaktivna transformacija, posebice radioaktivna raspadanja, prati oslobađanje energije u obliku gama zračenja. Zove se gama kvant. U nekim slučajevima se opažaju rendgenske zrake, koje imaju nižu energiju.

Gamma propadanje. To je tok gama kvanta. To je elektromagnetsko zračenje, čvršće od rendgenskog zračenja, koja se koristi u medicini. Kao rezultat toga, pojavljuju se gama-kvanti, ili energični tokovi iz atomske jezgre. Rendgensko zračenje je također elektromagnetsko, ali proizlazi iz školjaka elektrona atoma.

Kilometraža alfa čestica

Alfa čestice s masom od 4 atomske jedinice i napunjenost od +2 se kreću pravocrtno. Zbog toga možemo razgovarati o putu alfa čestica.

Vrijednost kilometraže ovisi o početnoj energiji i varira od 3 do 7 (ponekad 13 cm) u zraku. U gustom okolišu, stotinu milimetra. Takvo zračenje ne može probiti list papira i ljudske kože.

Zbog vlastitog broja mase i naboja, alfa čestica ima najveću ionizacijsku sposobnost i uništava sve na putu. U tom pogledu, alfa-radionuklidi su najopasniji za ljude i životinje kad su izloženi tijelu.

Penetracija beta čestica

Zbog malog broja mase, koji je 1836 puta manji od protona, negativnog naboja i veličine, beta zračenje ima slab učinak na supstancu kroz koju leti, ali let traje dulje. Također, put čestice nije pravocrtan. U tom smislu govorite o prodornoj sposobnosti koja ovisi o primljenoj energiji.

Prodiruće Sposobnost beta čestice od kojih dolazi tijekom radioaktivnog raspada na zraku dosegne 2,3 m u tekućinama se broje u inča i krutih tvari - u frakcijama centimetra. Tkiva ljudskog tijela prenose zračenje na dubini od 1,2 cm. Za zaštitu od zračenja beta može poslužiti kao jednostavan vode sloja 10 cm struji čestica, pri dovoljno visokoj energiji raspadanja pri 10 MeV gotovo sve apsorbirane takve slojeve: a zraka - 4 m- aluminija - željeza 2,2 cm - 7,55 mm-. olovo - 5,2 mm.

S obzirom na malu veličinu, čestice beta-zračenja imaju nisku ionizirajuću sposobnost u usporedbi s alfa česticama. Međutim, ako se unesu, oni su mnogo opasniji nego tijekom vanjskog izlaganja.

Najveći prodorni pokazatelji svih vrsta zračenja trenutno imaju neutrinu i gama. Trčanje tih emisija u zrak ponekad doseže desetke i stotine metara, ali s manje ionizirajućih parametara.

Većina gama-zračnih izotopa u energiji ne prelazi 1,3 MeV. Povremeno se postižu vrijednosti od 6,7 MeV. U tom pogledu, za zaštitu od takvog zračenja, slojevi čelika, betona i olova koriste se za mnoštvo prigušenja.

Na primjer, u otpuštanju deset puta veći od kobalt gama zračenja zahtijeva zaštita dovesti debljinu od oko 5 cm, 100-puta prigušenja potreban 9,5 cm od betona Zaštita se 33 i 55 cm, a voda -. 70 i 115 cm.

Ionizirajući indeksi neutrona ovise o njihovim energetskim parametrima.

U svakoj situaciji, najbolja zaštitna metoda od zračenja bit će maksimalna udaljenost od izvora i što je manje moguće zabave u zoni visokog zračenja.

Fisija atomskih jezgara

ispod fisija jezgara Atomi se podrazumijevaju spontanim, ili pod utjecajem neutrona, razdvajanje kernela u dva dijela, približno jednake veličine.

Ta dva dijela postaju radioaktivni izotopi elemenata iz glavnog dijela tablice kemijskih elemenata. Počnite od bakra do lantanida.

Tijekom ekstrakcije izbacuje se par suvišnih neutrona i proizvede se suvišak energije u obliku gama kvage, što je znatno veće nego kod radioaktivnog raspadanja. Dakle, s jednim činom radioaktivnog raspadanja dolazi do jedne gama kvantne vrijednosti, a za vrijeme cinjenja pojavljuje se 8,10 gama kvanta. Također, raspršeni fragmenti imaju veliku kinetičku energiju koja se prevodi u termalne indekse.

Otpušteni neutroni mogu izazvati odvajanje para sličnih jezgara, ako se nalaze blizu i neutroni su u njima.

S tim u vezi nastaje vjerojatnost pojave razgranatog, ubrzavajućeg lančane reakcije odvajanja atomske jezgre i stvaranja velike količine energije.

Kada je takva lančana reakcija pod kontrolom, može se koristiti za određene svrhe. Na primjer, za grijanje ili struju. Takvi se procesi provode u nuklearnim elektranama i reaktorima.

Ako izgubite kontrolu nad reakcijom, onda će doći do atomske eksplozije. Slično se koristi u nuklearnom oružju.

Pod prirodnim uvjetima, postoji samo jedan element - uran, koji ima samo jedan fisijski izotop s brojem 235. To je oružje.

U običnoj nuklearnog reaktora urana iz urana-238 pod utjecajem neutrona oblik novog izotopa No.239, a iz njega - plutonija, koji je umjetno i nije pronađen in vivo. U ovom slučaju nastali plutonij-239 se koristi za oružje. Taj proces nuklearne fisije je bit svih atomskog oružja i energije.

Takvi fenomeni kao što su alfa propadanje i beta raspad, čija je formula proučavana u školi, široko su rasprostranjena u naše vrijeme. Zahvaljujući tim reakcijama, postoje nuklearne elektrane i mnoge druge industrije zasnovane na nuklearnoj fizici. Međutim, ne zaboravite na radioaktivnost mnogih takvih elemenata. Pri radu s njima zahtijeva posebnu zaštitu i poštivanje svih mjera predostrožnosti. Inače, to može dovesti do nepopravljive katastrofe.