Какво представлява алфа разпад и бета разпад? Бета разпад, алфа разпад: формули и реакции

Алфа и бета лъчение в общия случай се наричат ​​радиоактивни разпадания. Това е процесът на емитиране субатомни частици

Реакционни условия

Дезинтеграцията, както и другите радиоактивни трансформации, е естествена и изкуствена. Последното се дължи на навлизането на външна частица в сърцевината. Колко алфа и бета разпад може да претърпи атом зависи само от това колко скоро ще бъде постигнато стабилно състояние.

При естествени обстоятелства се появяват разпадане на алфа и бета-минус.

При изкуствени условия съществуват неутрони, позитрон, протони и други, по-редки видове разпадания и преобразувания на ядрата.

Тези имена дадоха Ърнест Ръдърфорд, ангажирани в изучаването на радиоактивни лъчения.

Разликата между стабилно и нестабилно ядро

Способността да се разпадне директно зависи от състоянието на атома. Така нареченото "стабилно" или нерадиоактивно ядро ​​е присъщо за атомите, които не се разпадат. На теория наблюдението на такива елементи може да се осъществи до безкрайност, за да се осигури най-накрая тяхната стабилност. Това е необходимо, за да се отделят такива ядра от нестабилни, които имат изключително дълъг полуживот.

По погрешка такъв "бавен" атом може да се приеме за стабилен. Обаче, телурът и по-точно неговият изотоп номер 128, който има полуживот в 2.2middot-10²⁴ години. Този случай не е уникален. Лантан-138 е подложен на полуживот, чийто срок е 10¹¹ години. Този термин е тридесет пъти възрастта на съществуващата вселена.

Същността на радиоактивното разпадане

Този процес е произволен. Всеки разлагащ се радионуклид придобива скорост, която е постоянна за всеки случай. Скоростта на разпад не може да се промени под въздействието на външни фактори. Няма значение, реакцията ще се появи под въздействието на огромна гравитационна сила, в абсолютна нула, в електрическото и магнитното поле, по време на всяка химическа реакция и т.н. Действието на процеса може да има директно въздействие върху вътрешността на атомното ядро, което е почти невъзможно. Реакцията е спонтанна и зависи само от атома, в който тя тече, и от вътрешното й състояние.

Когато става въпрос за радиоактивни разпадания, терминът "радионуклид" често се среща. Тези, които не са запознати с него, трябва да знаете, че тази дума означава група от атоми, които имат радиоактивни свойства, собствен масов номер, атомен номер и енергиен статус.

Различни радионуклиди се използват в технически, научни и други сфери на човешкия живот. Например, в медицината тези елементи се използват при диагностициране на заболявания, преработка на лекарства, инструменти и други предмети. Има дори редица терапевтични и прогностични радиореакции.

Също толкова важно е определянето на изотопа. Тази дума е специален вид атоми. Те имат същото атомно число като обикновения елемент, но отличен масов номер. Тази разлика се дължи на броя на неутроните, които не влияят на заряда, като протони и електрони, но те се променят масово. Например, за обикновения водород, има само 3. Това е единственият елемент, чиито изотопи са били наименовани: деутерий, тритий (единственият радиоактивен) и антиум. В други случаи имената се дават в съответствие с атомните маси и основния елемент.

Алфа разпадане

Това е един вид радиоактивна реакция. Характерно за естествените елементи на шестия и седмия период на таблицата на химическите елементи Менделеев. Особено за изкуствени или трансуранови елементи.

Елементи, които са обект на алфа разпадане

Сред металите, за които това разграждане е характерно, се включват торий, уран и други елементи от шестия и седмият период от периодичната таблица на химичните елементи, броени от бисмут. Също така, изотопите от броя на тежките елементи са подложени на процеса.

Какво се случва по време на реакцията?

При алфа разпадане започва излъчването от ядрото на частици, състоящи се от 2 протона и чифт неутрони. Много освободената частица е ядрото на хелиевия атом с маса от 4 единици и заряд от +2.

В резултат на това се появява нов елемент, който се намира в клетките отляво на източника в периодичната таблица. Такава уговорка се определя от факта, че първоначалният атом е загубил 2 протона и заедно с това първоначалния заряд. В резултат на това масата на изотопа, образуван от 4 масови единици намалява в сравнение с първоначалното състояние.

примери

По време на това разпадане торият се образува от уран. От торий се появява радий, от него - радон, който в резултат дава полоний и в крайна сметка води. Същевременно в процеса се появяват изотопи на тези елементи, а не самите те. По този начин той произвежда уран-238, торий-234, радий-230, радон-236 и още до появата на стабилен елемент. Формулата за тази реакция е, както следва:

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

Скоростта на извлечената алфа-частица по време на емисията е от 12 до 20 хиляди км / сек. Като във вакуум, такава частица ще заобикаля земното кълбо за 2 секунди, като се движи по екватора.

Бета разпад

Разликата между тази частица и електрона е на мястото на появата му. Бета разпадът възниква в ядрото на атома, а не в електронната обвивка около него. Най-често се получава от всички съществуващи радиоактивни трансформации. Тя може да се наблюдава в почти всички съществуващи химически елементи. От това следва, че всеки елемент има поне един изотоп, който се разпада. В повечето случаи, в резултат на бета разпадане, се извършва разграждане на бета-минус.

Реакция на реакцията

В този процес от ядрото се изхвърля електрон, който произтича от спонтанното превръщане на неутрон в електронен и протонен. В същото време, протоните остават за сметка на по-голяма маса в ядрото и един електронен, наречен бета-минус частици, напуска атома. И тъй като броят на протоните се е увеличил с една, сърцевината на самия елемент се променя на по-голямата страна и се намира отдясно на източника в периодичната таблица.

примери

Разграждането на бета с калий 40 го превръща в калциев изотоп, който се намира отдясно. Радиоактивният калций-47 става скандий-47, който може да се превърне в стабилен титан-47. Какво представлява подобно бета разпадане? формула:

Ка-47 -> Sc-47 -> Ti-47

Скоростта на емисията на бета-частиците е 0.9 пъти скоростта на светлината 270 хиляди км / сек.

В природата на бета-активните нуклиди не много. Значителна част от тях е доста малка. Пример за това е калий-40, който в естествената смес съдържа само 119/10000. Също така природните бета-минус-активни радионуклиди сред значимите са алфа и бета разпадащи продукти на уран и торий.

Разпадане бета е типичен пример: торий-234, която е алфа разпад се превръща в протактиний-234, и след това по същия начин става уран, а другия изотоп под номер 234. Това уран-234 отново поради алфа разпадане става торий , но вече е различен вид. Тогава този торий-230 става радий-226, който се превръща в радон. И в същата последователност, до талий, само с различни бета преходи. Това радиоактивно бета разпадане завършва с появата на стабилен олово-206. Тази трансформация има следната формула:

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

Природни и значими бета-активни радионуклиди са К-40 и елементи от талий до уран.

Дезинтеграция на бета-плюс

Има и бета-плюс трансформация. Той се нарича гниене на позитрон бета. Той излъчва частици от сърцевината, наречени позитрон. Резултатът е трансформацията на изходния елемент в елемента отляво, който има по-малък брой.

пример

Когато се развие електронно бета разпадане, магнезий-23 се превръща в стабилен изотоп на натрий. Радиоактивният европий-150 става самариум-150.

Получената реакция на бета-разпад може да създаде бета + и бета-емисия. Скоростта на емисия на частици и в двата случая е 0,9 пъти скоростта на светлината.

Други радиоактивни разпадания

Освен реакции като алфа разпадане и бета разпад, чиято формула е широко известна, има и други по-редки и характерни за изкуствените радионуклиди процеси.

Неутронно разпадане. Изпуска се неутрална частица от 1 единица маса. По време на него един изотоп се превръща в друг с по-малък масов номер. Пример за това е превръщането на литий-9 в литий-8, хелий-5 до хелий-4.

Когато гама лъчи се облъчват със стабилен изотоп на йод-127, той се превръща в изотоп с номер 126 и получава радиоактивност.

Протонно разпадане. Това е изключително рядко. По време на този процес излъчва протон, който има заряд от +1 и 1 единица маса. Атомното тегло става по-малко с една стойност.

Всяка радиоактивна трансформация, по-специално радиоактивно разпадане, е придружена от освобождаването на енергия под формата на гама-лъчение. Нарича се гама кванти. В някои случаи се наблюдават рентгенови лъчи, които имат по-ниска енергия.

Гама разпад. Това е поток от гама кванти. Това е електромагнитно излъчване, по-твърдо от рентгеновото, което се използва в медицината. В резултат на това се появяват гама кванти или енергийни потоци от атомното ядро. Рентгеновото излъчване също е електромагнитно, но възниква от електронните черупки на атома.

Пробег на алфа частици

Алфа частици с маса от 4 атомни единици и заряд от +2 се движат праволинейно. Поради това можем да говорим за пътя на алфа частици.

Стойността на километража зависи от първоначалната енергия и варира от 3 до 7 (понякога 13) см във въздуха. В гъста среда, стотина милиметра. Такова излъчване не може да проникне през лист хартия и човешка кожа.

Поради собствената си маса и номер на заряд, алфа-частицата има най-голяма йонизираща способност и унищожава всичко по пътя. В тази връзка алфа-радионуклидите са най-опасни за хората и животните, когато са изложени на тялото.

Проникване на бета-частици

Поради ниския брой на масата, който е 1836 пъти по-малък от протона, отрицателен заряд и размер, бета лъчението има слаб ефект върху веществото, чрез което лети, но полетът продължава по-дълго. Също така пътят на частицата не е праволинеен. В тази връзка, говорете за проникващата способност, която зависи от получената енергия.

В проникваща способността на бета-частици от получена по време на радиоактивното разпадане на въздух достига 2.3 m в течности се броят в инча и в твърди вещества - в части от cm. Тъканите на човешкото тяло предават радиация на 1.2 см дълбочина. За защита срещу бета радиация може да служи като просто вода слой поток 10 cm частиците при достатъчно висока енергия на разпад при 10 MeV почти всички абсорбира такива слоя: въздух - 4 т- алуминиеви - желязо 2.2 cm - 7.55 мм-. олово - 5,2 мм.

Като се има предвид малкият размер, бета лъчевите частици имат ниска йонизираща способност в сравнение с алфа-частиците. Ако обаче са погълнати, те са много по-опасни, отколкото при външно облъчване.

Най-големите проникващи показатели сред всички видове радиация в момента имат неутрон и гама. Скоростта на тези емисии във въздуха понякога достига десетки и стотици метри, но с по-малко йонизиращи параметри.

По-голямата част от гама-лъчевите изотопи в енергията не надвишават 1,3 MeV. Понякога се постигат стойности от 6,7 MeV. В тази връзка, за да се предпази от такава радиация, слоевете от стомана, бетон и олово се използват за множеството от отслабване.

Например, за да се разхлабят десетократно на кобалт гама радиация изисква олово екраниране дебелина около 5 cm, до 100-кратно разреждане изисква 9.5 cm бетон защита бъде 33 и 55 cm, и вода -. 70 и 115 cm.

Йонизиращите индекси на неутроните зависят от техните енергийни параметри.

При всяка ситуация най-добрият защитен метод от радиацията ще бъде максималното разстояние от източника и възможно най-малкото развлечение в зоната с висока радиация.

Деление на атомните ядра

под делене на ядра атоми се разбира спонтанно или под влияние на неутрони, разделяне на ядрото в две части, приблизително еднакви по размер.

Тези две части стават радиоактивни изотопи на елементи от основната част на таблицата на химическите елементи. Започнете от мед до лантаниди.

По време на екстракцията изпада двойка излишни неутрони и се получава излишък от енергия под формата на гама кванти, което е много по-голямо, отколкото при радиоактивно разпадане. По този начин, при едно действие на радиоактивно разпадане, възниква един гама квант, а по време на деянието на делене се появяват 8.10 гама кванти. Също така, разпръснатите фрагменти имат голяма кинетична енергия, която се превежда в термични показатели.

Освободените неутрони са способни да провокират отделянето на двойка подобни ядра, ако са разположени в близост и неутроните са в тях.

Във връзка с това възниква вероятността от възникване на разклоняване, ускоряваща се верижна реакция на отделянето на атомните ядра и създаването на голямо количество енергия.

Когато такава верижна реакция е под контрол, тя може да се използва за определени цели. Например за отопление или електричество. Такива процеси се извършват в атомни електроцентрали и реактори.

Ако загубите контрол над реакцията, тогава ще има атомна експлозия. Подобно е и при ядрените оръжия.

При природни условия има само един елемент - уран, който има само един делящ се изотоп с числото 235. Това е оръжие.

В един обикновен уран ядрен реактор от уран-238 под въздействието на неутрони форма нов изотоп No.239, и от него - плутоний, който е изкуствено и не е намерен ин виво. В този случай възстановеният плутоний-239 се използва за оръжейни цели. Този процес на ядрено делене е същността на всички атомни оръжия и енергия.

Такива явления като алфа разпад и бета разпад, чиято формула се изучава в училище, са широко разпространени в наше време. Благодарение на тези реакции има атомни електроцентрали и много други индустрии, базирани на ядрена физика. Не забравяйте обаче за радиоактивността на много такива елементи. Когато работите с тях изисква специална защита и спазване на всички предпазни мерки. В противен случай това може да доведе до непоправима катастрофа.