Ang
Alpha at beta radiation ay karaniwang tinatawag na radioactive decay. Ito ay isang proseso na ang paglabas ng mga subatomic na particle mula sa nucleus, na nagaganap sa napakabilis na bilis. Bilang resulta, ang isang atom o ang isotope nito ay maaaring magbago mula sa isang kemikal na elemento patungo sa isa pa. Ang mga alpha at beta decay ng nuclei ay katangian ng mga hindi matatag na elemento. Kabilang dito ang lahat ng atom na may charge number na higit sa 83 at mass number na higit sa 209.
Mga kundisyon ng reaksyon
Ang pagkabulok, tulad ng iba pang radioactive na pagbabago, ay natural at artipisyal. Ang huli ay nangyayari dahil sa pagpasok ng ilang dayuhang particle sa nucleus. Kung gaano karaming alpha at beta decay ang maaaring maranasan ng isang atom ay depende lang sa kung gaano kabilis maabot ang isang stable na estado.
Sa natural na mga pangyayari, nangyayari ang alpha at beta minus decay.
Sa ilalim ng mga artipisyal na kundisyon, neutron, positron, proton at iba pa, ang mga mas bihirang uri ng pagkabulok at pagbabago ng nuclei ay naroroon.
Ang mga pangalang ito ay ibinigay ni Ernest Rutherford, na nag-aral ng radioactive radiation.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng stable at unstablecore
Ang kakayahang direktang mabulok ay depende sa estado ng atom. Ang tinatawag na "stable" o non-radioactive nucleus ay katangian ng hindi nabubulok na mga atomo. Sa teorya, ang mga naturang elemento ay maaaring maobserbahan nang walang katiyakan upang sa wakas ay kumbinsido sa kanilang katatagan. Ito ay kinakailangan upang paghiwalayin ang gayong mga nuclei mula sa mga hindi matatag, na may napakahabang kalahating buhay.
Kung nagkamali, ang gayong "mabagal" na atom ay maaaring mapagkamalang isang stable. Gayunpaman, ang tellurium, at mas partikular, ang isotope number 128 nito, na may kalahating buhay na 2.2·1024 taon, ay maaaring maging isang kapansin-pansing halimbawa. Ang kasong ito ay hindi nakahiwalay. Ang Lanthanum-138 ay may kalahating buhay na 1011 taon. Ang panahong ito ay tatlumpung beses ang edad ng umiiral na uniberso.
Ang esensya ng radioactive decay
Ang prosesong ito ay random na nangyayari. Ang bawat nabubulok na radionuclide ay nakakakuha ng isang rate na pare-pareho para sa bawat kaso. Ang rate ng pagkabulok ay hindi maaaring magbago sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan. Hindi mahalaga kung ang isang reaksyon ay magaganap sa ilalim ng impluwensya ng isang malaking gravitational force, sa absolute zero, sa isang electric at magnetic field, sa panahon ng anumang kemikal na reaksyon, at iba pa. Ang proseso ay maaaring maimpluwensyahan lamang ng direktang epekto sa loob ng atomic nucleus, na halos imposible. Ang reaksyon ay kusang-loob at nakadepende lamang sa atom kung saan ito nagpapatuloy at sa panloob na estado nito.
Kapag tinutukoy ang mga radioactive decay, kadalasang ginagamit ang terminong "radionuclide." Para sa mga hindipamilyar dito, dapat mong malaman na ang salitang ito ay tumutukoy sa isang pangkat ng mga atom na may mga radioactive na katangian, kanilang sariling mass number, atomic number at katayuan ng enerhiya.
Ang iba't ibang radionuclides ay ginagamit sa teknikal, siyentipiko at iba pang larangan ng buhay ng tao. Halimbawa, sa medisina, ang mga elementong ito ay ginagamit sa pag-diagnose ng mga sakit, pagproseso ng mga gamot, kasangkapan at iba pang mga bagay. Mayroong ilang mga therapeutic at prognostic radio na gamot.
Hindi gaanong mahalaga ang kahulugan ng isotope. Ang salitang ito ay tumutukoy sa isang espesyal na uri ng mga atomo. Mayroon silang parehong atomic number bilang isang ordinaryong elemento, ngunit ibang mass number. Ang pagkakaibang ito ay sanhi ng bilang ng mga neutron, na hindi nakakaapekto sa singil, tulad ng mga proton at electron, ngunit nagbabago ng kanilang masa. Halimbawa, ang simpleng hydrogen ay may kasing dami ng 3. Ito ang tanging elemento na ang mga isotopes ay binigyan ng mga pangalan: deuterium, tritium (ang tanging radioactive) at protium. Sa ibang mga kaso, ang mga pangalan ay ibinigay ayon sa atomic mass at ang pangunahing elemento.
Alpha decay
Ito ay isang uri ng radioactive na reaksyon. Ito ay tipikal para sa mga natural na elemento mula sa ikaanim at ikapitong yugto ng periodic table ng mga elemento ng kemikal. Lalo na para sa mga artipisyal o transuranium na elemento.
Mga elementong napapailalim sa alpha decay
Ang bilang ng mga metal na nailalarawan sa pagkabulok na ito ay kinabibilangan ng thorium, uranium at iba pang elemento ng ikaanim at ikapitong yugto mula sa periodic table ng mga elemento ng kemikal, na binibilang mula sa bismuth. Ang proseso ay sumasailalim din sa isotopes mula sa mabibigatmga item.
Ano ang nangyayari habang may reaksyon?
Kapag nagsimula ang pagkabulok ng alpha, ang paglabas mula sa nucleus ng mga particle na binubuo ng 2 proton at isang pares ng neutron. Ang ibinubuga na particle mismo ay ang nucleus ng isang helium atom, na may mass na 4 na yunit at may singil na +2.
Bilang resulta, may lalabas na bagong elemento, na matatagpuan sa dalawang cell sa kaliwa ng orihinal sa periodic table. Ang pag-aayos na ito ay tinutukoy ng katotohanan na ang orihinal na atom ay nawalan ng 2 proton at kasama nito - ang paunang singil. Bilang resulta, ang masa ng nagresultang isotope ay nababawasan ng 4 na mass unit kumpara sa paunang estado.
Mga Halimbawa
Sa panahon ng pagkabulok na ito, ang thorium ay nabuo mula sa uranium. Mula sa thorium ay nagmumula ang radium, mula dito ay nagmumula ang radon, na kalaunan ay nagbibigay ng polonium, at sa wakas ay nangunguna. Sa prosesong ito, ang mga isotopes ng mga elementong ito ay nabuo, at hindi sila mismo. Kaya, lumalabas ang uranium-238, thorium-234, radium-230, radon-236 at iba pa, hanggang sa hitsura ng isang matatag na elemento. Ang formula para sa naturang reaksyon ay ang mga sumusunod:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Ang bilis ng napiling alpha particle sa sandali ng paglabas ay mula 12 hanggang 20 thousand km/sec. Dahil nasa vacuum, ang naturang particle ay umiikot sa globo sa loob ng 2 segundo, na gumagalaw sa kahabaan ng ekwador.
Beta Decay
Ang pagkakaiba sa pagitan ng particle na ito at isang electron ay nasa lugar ng hitsura. Ang beta decay ay nangyayari sa nucleus ng isang atom, hindi sa electron shell na nakapalibot dito. Ang pinakakaraniwan sa lahat ng umiiral na radioactive transformations. Maaari itong maobserbahan sa halos lahat ng kasalukuyang umiiralmga elemento ng kemikal. Ito ay sumusunod mula dito na ang bawat elemento ay may hindi bababa sa isang isotope na napapailalim sa pagkabulok. Sa karamihan ng mga kaso, ang beta decay ay nagreresulta sa beta-minus decay.
Daloy ng reaksyon
Sa prosesong ito, ang isang electron ay inilalabas mula sa nucleus, na lumitaw dahil sa kusang pagbabago ng isang neutron sa isang electron at isang proton. Sa kasong ito, dahil sa mas malaking masa, ang mga proton ay nananatili sa nucleus, at ang electron, na tinatawag na beta minus particle, ay umalis sa atom. At dahil mas maraming proton bawat unit, ang nucleus ng elemento mismo ay nagbabago paitaas at matatagpuan sa kanan ng orihinal sa periodic table.
Mga Halimbawa
Ang pagkabulok ng beta na may potassium-40 ay ginagawa itong isang calcium isotope, na matatagpuan sa kanan. Ang radioactive calcium-47 ay nagiging scandium-47, na maaaring maging stable na titanium-47. Ano ang hitsura ng beta decay na ito? Formula:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
Ang bilis ng isang beta particle ay 0.9 beses ang bilis ng liwanag, na 270,000 km/sec.
Walang masyadong maraming beta-active nuclides sa kalikasan. Napakakaunting mga makabuluhan. Ang isang halimbawa ay potassium-40, na 119/10,000 lamang sa isang natural na timpla. Gayundin, kabilang sa mga makabuluhang natural na beta-minus na aktibong radionuclides ay ang alpha at beta decay na mga produkto ng uranium at thorium.
Ang
Beta decay ay may tipikal na halimbawa: thorium-234, na sa alpha decay ay nagiging protactinium-234, at sa parehong paraan ay nagiging uranium, ngunit ang iba pang isotope number nito ay 234. Ang uranium-234 na ito muli dahil sa alpha ang pagkabulok ay nagigingthorium, ngunit mayroon nang ibang uri nito. Ang thorium-230 na ito ay nagiging radium-226, na nagiging radon. At sa parehong pagkakasunud-sunod, hanggang sa thallium, na may iba't ibang mga beta transition pabalik. Ang radioactive beta decay na ito ay nagtatapos sa pagbuo ng stable lead-206. Ang pagbabagong ito ay may sumusunod na formula:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-2145 -2452 At-2145 -2345 Bi-2145 -243 Pb-206
Natural at makabuluhang beta active radionuclides ay K-40 at mga elemento mula sa thallium hanggang uranium.
Beta-plus decay
Mayroon ding beta plus transformation. Tinatawag din itong positron beta decay. Naglalabas ito ng particle na tinatawag na positron mula sa nucleus. Ang resulta ay ang pagbabago ng orihinal na elemento sa isa sa kaliwa, na may mas mababang numero.
Halimbawa
Kapag nangyari ang electron beta decay, ang magnesium-23 ay nagiging isang stable na isotope ng sodium. Ang radioactive europium-150 ay naging samarium-150.
Ang resultang beta decay reaction ay maaaring lumikha ng beta+ at beta- emissions. Ang bilis ng paglabas ng particle sa parehong mga kaso ay 0.9 beses ang bilis ng liwanag.
Iba pang radioactive decay
Bukod pa sa mga reaksyon gaya ng alpha decay at beta decay, ang formula nito ay malawak na kilala, may iba pang mga proseso na mas bihira at mas katangian ng artipisyal na radionuclides.
Neutron decay. Ang isang neutral na particle ng 1 yunit ay ibinubugamasa. Sa panahon nito, ang isang isotope ay nagiging isa pa na may mas maliit na bilang ng masa. Ang isang halimbawa ay ang conversion ng lithium-9 sa lithium-8, helium-5 sa helium-4.
Kapag ang isang matatag na isotope ng iodine-127 ay na-irradiated ng gamma rays, ito ay nagiging isotope number 126 at nakakakuha ng radioactivity.
Proton decay. Ito ay lubhang bihira. Sa panahon nito, ang isang proton ay ibinubuga, na may singil na +1 at 1 yunit ng masa. Bumababa ng isang value ang atomic weight.
Anumang radioactive transformation, lalo na, radioactive decay, ay sinasamahan ng pagpapalabas ng enerhiya sa anyo ng gamma radiation. Tinatawag nila itong gamma rays. Sa ilang mga kaso, ang mas mababang enerhiya na x-ray ay sinusunod.
Gamma decay. Ito ay isang stream ng gamma quanta. Ito ay electromagnetic radiation, mas mahirap kaysa sa X-ray, na ginagamit sa medisina. Bilang resulta, lumilitaw ang gamma quanta, o dumadaloy ang enerhiya mula sa atomic nucleus. Ang mga X-ray ay electromagnetic din ngunit nagmula sa mga electron shell ng atom.
Ang mga alpha particle ay tumatakbo
Ang mga alpha particle na may mass na 4 na atomic unit at may charge na +2 ay gumagalaw sa isang tuwid na linya. Dahil dito, maaari nating pag-usapan ang hanay ng mga alpha particle.
Ang halaga ng pagtakbo ay nakadepende sa paunang enerhiya at nasa pagitan ng 3 hanggang 7 (minsan 13) cm sa hangin. Sa isang siksik na daluyan, ito ay isang daan ng isang milimetro. Ang nasabing radiation ay hindi maaaring tumagos sa isang sheetpapel at balat ng tao.
Dahil sa sarili nitong masa at numero ng singil, ang alpha particle ay may pinakamataas na kapangyarihan sa pag-ionize at sinisira ang lahat ng nasa daanan nito. Kaugnay nito, ang mga alpha radionuclides ay ang pinaka-mapanganib para sa mga tao at hayop kapag nakalantad sa katawan.
Beta particle penetration
Dahil sa maliit na mass number, na 1836 beses na mas mababa kaysa sa isang proton, negatibong singil at laki, mahina ang epekto ng beta radiation sa substance kung saan ito lumilipad, ngunit higit pa rito, mas mahaba ang flight. Gayundin ang landas ng butil ay hindi tuwid. Sa bagay na ito, nagsasalita sila ng kakayahang tumagos, na nakasalalay sa natanggap na enerhiya.
Ang tumagos na kapangyarihan ng mga beta particle na ginawa sa panahon ng radioactive decay ay umabot sa 2.3 m sa hangin, sa mga likido ito ay binibilang sa sentimetro, at sa mga solido - sa mga fraction ng isang sentimetro. Ang mga tisyu ng katawan ng tao ay nagpapadala ng radiation na 1.2 cm ang lalim. Upang maprotektahan laban sa beta radiation, ang isang simpleng layer ng tubig hanggang sa 10 cm ay maaaring magsilbi. Ang daloy ng mga particle na may sapat na mataas na enerhiya ng pagkabulok na 10 MeV ay halos ganap na hinihigop ng mga naturang layer: hangin - 4 m; aluminyo - 2.2 cm; bakal - 7.55 mm; lead - 5, 2 mm.
Dahil sa kanilang maliit na sukat, ang mga beta radiation particle ay may mababang ionizing capacity kumpara sa mga alpha particle. Gayunpaman, kapag kinain, mas mapanganib ang mga ito kaysa sa panlabas na pagkakalantad.
Ang
Neutron at gamma ay kasalukuyang may pinakamataas na performance sa lahat ng uri ng radiation. Ang saklaw ng mga radiation na ito sa hangin kung minsan ay umaabot sa sampu at daan-daanmetro, ngunit may mas mababang pagganap sa pag-ionize.
Karamihan sa isotopes ng gamma rays ay hindi lalampas sa 1.3 MeV sa enerhiya. Bihirang, naabot ang mga halagang 6.7 MeV. Kaugnay nito, upang maprotektahan laban sa naturang radiation, ang mga layer ng bakal, kongkreto at lead ay ginagamit para sa attenuation factor.
Halimbawa, upang mabawasan ang cob alt gamma radiation ng sampung beses, kailangan ang lead shielding ng humigit-kumulang 5 cm ang kapal, para sa 100-fold attenuation, 9.5 cm ang kailangan. Concrete shielding ay magiging 33 at 55 cm, at tubig - 70 at 115 cm.
Ang ionizing performance ng mga neutron ay nakadepende sa kanilang energy performance.
Sa anumang sitwasyon, ang pinakamahusay na paraan upang maprotektahan laban sa radiation ay ang manatili sa malayo sa pinanggalingan hangga't maaari at gumugol ng kaunting oras hangga't maaari sa lugar na may mataas na radiation.
Fission of atomic nuclei
Sa ilalim ng fission ng nuclei ng mga atom ay sinadya na spontaneous, o sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron, ang paghahati ng nucleus sa dalawang bahagi, humigit-kumulang magkapareho ang laki.
Ang dalawang bahaging ito ay nagiging radioactive isotopes ng mga elemento mula sa pangunahing bahagi ng talahanayan ng mga elemento ng kemikal. Simula sa tanso hanggang lanthanides.
Sa panahon ng pagpapalabas, ilang dagdag na neutron ang lumalabas at mayroong labis na enerhiya sa anyo ng gamma quanta, na mas malaki kaysa sa panahon ng radioactive decay. Kaya, sa isang pagkilos ng radioactive decay, lumilitaw ang isang gamma quanta, at sa panahon ng pagkilos ng fission, 8, 10 gamma quanta ang lilitaw. Gayundin, ang mga nakakalat na fragment ay may malaking kinetic energy, na nagiging mga thermal indicator.
Ang mga inilabas na neutron ay may kakayahang pukawin ang paghihiwalay ng isang pares ng magkatulad na nuclei kung matatagpuan ang mga ito sa malapit at tinamaan sila ng mga neutron.
Ito ay nagpapataas ng posibilidad ng sumasanga, nagpapabilis ng chain reaction ng paghahati ng atomic nuclei at paglikha ng malaking halaga ng enerhiya.
Kapag kontrolado ang naturang chain reaction, maaari itong gamitin para sa ilang partikular na layunin. Halimbawa, para sa pagpainit o kuryente. Ang mga ganitong proseso ay isinasagawa sa mga nuclear power plant at reactor.
Kung mawawalan ka ng kontrol sa reaksyon, magkakaroon ng atomic explosion. Ang katulad ay ginagamit sa mga sandatang nuklear.
Sa natural na mga kondisyon, mayroon lamang isang elemento - uranium, na mayroon lamang isang fissile isotope na may numerong 235. Ito ay armas-grade.
Sa isang ordinaryong uranium atomic reactor mula sa uranium-238, sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron, bumubuo sila ng isang bagong isotope sa numero 239, at mula dito - plutonium, na artipisyal at hindi natural na nangyayari. Sa kasong ito, ang nagresultang plutonium-239 ay ginagamit para sa mga layunin ng armas. Ang prosesong ito ng fission ng atomic nuclei ay ang esensya ng lahat ng atomic na armas at enerhiya.
Ang mga kababalaghan tulad ng alpha decay at beta decay, na ang pormula nito ay pinag-aaralan sa paaralan, ay laganap sa ating panahon. Salamat sa mga reaksyong ito, mayroong mga nuclear power plant at marami pang ibang industriya batay sa nuclear physics. Gayunpaman, huwag kalimutan ang tungkol sa radyaktibidad ng marami sa mga elementong ito. Kapag nagtatrabaho sa kanila, kinakailangan ang espesyal na proteksyon at pagsunod sa lahat ng pag-iingat. Kung hindi, ito ay maaaring humantong sahindi na mapananauli na kalamidad.
