Содержание
Виды радиоактивных излучений – кратко свойства, формула и характеристики (11 класс)
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 65.
Обновлено 3 Марта, 2021
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 65.
Обновлено 3 Марта, 2021
Из курса физики за 11 класс известно, что радиоактивность — это способность некоторых элементов испускать невидимые лучи, превращаясь при этом в другие элементы. Невидимое излучение, испускаемое при радиоактивных превращениях, имеет сложный состав, и его можно разделить с помощью магнитного поля. В статье расскажем кратко об свойствах и видах радиоактивных излучений.
Радиоактивное излучение
Радиоактивность открыл французский физик А. Беккерель в конце XIX в. Было обнаружено, что соли урана способны засвечивать фотопластинку без ее освещения солнечным светом. Заинтересовавшись этим явлением, Беккерель выяснил, что фотопластинка засвечивается невидимым излучением, которое испускают соли урана.
Рис. 1. Открытие радиоактивности Беккерелем.
Первые опыты по исследованию радиоактивного излучения показали, что оно обладает высокой проникающей и ионизирующей способностью. И, поскольку ионизация чаще всего связана с воздействием на вещество электрического поля, предположили, что радиоактивное излучение — это поток заряженных частиц. Для их определения требовалось пропустить радиоактивное излучение через сильное магнитное поле и с помощью соответствующих формул установить необходимые данные. Такой опыт был проведен Э. Резерфордом и дал неожиданный результат.
Рис. 2. Опыт Резерфорда по составу излучения.
Оказалось, что радиоактивное излучение имеет сложный состав и состоит из трех видов с разными характеристиками. Они были названы альфа- бета- и гамма- излучением.
Альфа-излучение
Альфа-излучением был назван поток частиц, имеющих положительный заряд. Расчеты показали, что модуль заряда альфа-частицы равен двойному заряду электрона, а отношение заряда к массе вдвое меньше, чем у протона.
Было сделано и позже доказано предположение, что альфа-частицы — это ядра гелия.
Альфа-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью, но при этом неспособны глубоко проникать в вещество. Альфа-радиоактивными являются все тяжелые элементы. При альфа-распаде номер элемента уменьшается на две единицы, а его масса уменьшается на четыре единицы.
Бета-излучение
Бета-излучением был назван поток частиц, имеющих отрицательный заряд. Расчеты показали, что и заряд и масса этих частиц эквивалентны электронным. То есть бета-излучение — это поток электронов, движущихся с большими скоростями.
Бета-излучение имеет большую проникающую способность, по сравнению с альфа-излучением, но при этом его ионизирующая способность меньше. Бета-радиоактивными являются элементы, в которых число нейтронов повышено, по сравнению с энергетически выгодным. Нейтрон является нестабильной частицей и распадается на протон, электрон и антинейтрино. Поэтому при бета-распаде номер элемента увеличивается на один, а масса остается прежней.
Бета-распад нейтрона — это проявление особого, слабого, фундаментального взаимодействия, которое проявляется на расстояниях менее атомного ядра.
Гамма-излучение
В радиоактивном излучении также была компонента, не реагирующая на магнитное поле. То есть заряд этих частиц был нулевым. Ее назвали гамма-излучением. Исследования показали, что гамма-частицы — это фотоны высоких энергий. Они обладают самой высокой проникающей способностью и меньше всего ионизируют вещество.
Гамма-частицы излучаются ядрами, которые в результате распада имеют повышенный уровень энергии. «Лишняя» энергия излучается в виде гамма-квантов.
Рис. 3. Виды радиоактивного излучения.
Что мы узнали?
Радиоактивное излучение имеет сложный состав и состоит из трех видов. Альфа-частицы — это тяжелые положительные частицы, являющиеся ядрами гелия. Бета-частицы — это электроны, движущиеся с высокими скоростями. Гамма-частицы — это фотоны высоких энергий.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 65.
А какая ваша оценка?
5 Виды радиоактивных излучений и их характеристика
Радиоактивность
была открыта в 1896 г. французским ученым
Антуаном Анри Беккерелем при изучении
люминесценции солей урана. Оказалось,
что урановые соли без внешнего воздействия
(самопроизвольно) испускали излучение
неизвестной природы, которое засвечивало
изолированные от света фотопластинки,
ионизовало воздух, проникало сквозь
тонкие металлические пластинки, вызывало
люминесценцию ряда веществ. Таким же
свойством обладали и вещества содержащие
полоний 21084Ро и радий 226 88Ra.
Еще
раньше, в 1985 г. были случайно открыты
рентгеновские лучи немецким физиком
Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри ввела
в употребление слово «радиоактивность».
Радиоактивность
– это
самопроизвольное превращение (распад)
ядра атома химического элемента,
приводящее к изменению его атомного
номера или изменению массового числа.
При таком превращении ядра происходит
испускание радиоактивных излучений.
Различаются
естественная и искусственная
радиоактивности. Естественной
радиоактивностью называется
радиоактивность, наблюдающаяся у
существующих в природе неустойчивых
изотопов. Искусственной радиоактивностью
называется радиоактивность изотопов,
полученных в результате ядерных реакций.
Существует несколько
видов радиоактивного излучения,
отличающихся по энергии и проникающей
способности, которые оказывают
неодинаковое воздействие на ткани
живого организма.
Альфа-излучение
— это
поток положительно заряженных частиц,
каждая из которых состоит из двух
протонов и двух нейтронов. Проникающая
способность этого вида излучения
невелика. Оно задерживается несколькими
сантиметрами воздуха, несколькими
листами бумаги, обычной одеждой.
Альфа-излучение может быть опасно для
глаз. Оно практически не способно
проникнуть через наружный слой кожи и
не представляет опасности до тех пор,
пока радионуклиды, испускающие
альфа-частицы, не попадут внутрь организма
через открытую рану, с пищей или вдыхаемым
воздухом —
тогда
они могут стать чрезвычайно опасными.
В результате облучения относительно
тяжелыми положительно заряженными
альфа-частицами через определенное
время могут возникнуть серьезные
повреждения клеток и тканей живых
организмов.
Бета-излучение
— это
поток движущихся с огромной скоростью
отрицательно заряженных электронов,
размеры и масса которых значительно
меньше, чем альфа-частиц. Это излучение
обладает большей проникающей способностью
по сравнению с альфа-излучением. От него
можно защититься тонким листом металла
типа алюминия или слоем дерева толщиной
1.25 см. Если на человеке нет плотной
одежды, бета-частицы могут проникнуть
через кожу на глубину несколько
миллиметров. Если тело не прикрыто
одеждой, бета-излучение может повредить
кожу, оно проходит в ткани организма на
глубину 1‑2
сантиметра.
Гамма-излучение,
подобно рентгеновским лучам, представляет
собой электромагнитное излучение
сверхвысоких энергий. Это излучение
очень малых длин волн и очень высоких
частот. С рентгеновскими лучами знаком
каждый, кто проходил медицинское
обследование.
Гамма-излучение обладает
высокой проникающей способностью,
защититься от него можно лишь толстым
слоем свинца или бетона. Рентгеновские
и гамма-лучи не несут электрического
заряда. Они могут повредить любые органы.
Все виды радиоактивного
излучения нельзя увидеть, почувствовать
или услышать. Радиация не имеет ни цвета,
ни вкуса, ни запаха. Скорость распада
радионуклидов практически нельзя
изменить известными химическими,
физическими, биологическими и другими
способами. Чем больше энергии передаст
излучение тканям, тем больше повреждений
вызовет оно в организме. Количество
переданной организму энергии называется
дозой. Дозу облучения организм может
получить от любого вида излучения, в
том числе и радиоактивного. При этом
радионуклиды могут находиться вне
организма или внутри его. Количество
энергии излучения, которое поглощается
единицей массы облучаемого тела,
называется поглощенной дозой и измеряется
в системе СИ в грэях (Гр).
При одинаковой
поглощенной дозе альфа-излучение гораздо
опаснее бета- и гамма-излучений.
Степень
воздействия различных видов излучения
на человека оценивают с помощью такой
характеристики как эквивалентная доза.
разному повреждать ткани организма. В
системе СИ ее измеряют в единицах,
называемых зивертами (Зв).
Радиоактивным
распадом называется естественное
радиоактивное превращение ядер,
происходящее самопроизвольно. Ядро,
испытывающее радиоактивный распад,
называется материнским; возникающее
дочернее ядро, как правило, оказывается
возбужденным, и его переход в основное
состояние сопровождается испусканием
γ-фотона.
Т.о. гамма-излучение — основная форма
уменьшения энергии возбужденных
продуктов радиоактивных превращений.
Альфа-распад.
β-лучи
представляют собой поток ядер гелия
Не. Альфа-распад сопровождается вылетом
из ядра α-частицы
(Не), при этом первоначально превращается
в ядро атома нового химического элемента,
заряд которого меньше на 2, а массовое
число –
на
4 единицы.
Скорости,
с которыми α-частицы
(т.
е. ядра Не) вылетают из распавшегося
ядра, очень велики (~106 м/с).
Пролетая
через вещество, α-частица
постепенно теряет свою энергию, затрачивая
ее на ионизацию молекул вещества, и, в
конце концов, останавливается. α-частица
образует на своем пути примерно 106 пар
ионов на 1 см пути.
Чем
больше плотность вещества, тем меньше
пробег α-частиц
до остановки. В воздухе при нормальном
давлении пробег составляет несколько
см, в воде, в тканях человека (мышцы,
кровь, лимфа) 0,1-0,15 мм. α-частицы
полностью задерживаются обычным листком
бумаги.
α- частицы
не очень опасны в случае внешнего
облучения, т.к. могут задерживаться
одеждой, резиной. Но α-частицы
очень опасны при попадании внутрь
человеческого организма, из-за большой
плотности производимой имим ионизации.
Повреждения, возникающие в тканях не
обратимы.
Бета-распад
бывает трех разновидностей. Первый –
ядро,
претерпевшее превращение, испускает
электрон, второе –
позитрон,
третье –
называется
электронный захват (е-захват), ядро
поглощает один из электронов.
Третий вид распада
(электронный захват) заключается в том,
что ядро поглощает один из электронов
своего атома, в результате чего один из
протонов превращается в нейтрон, испуская
при этом нейтрино:
Скорость
движения β-частиц
в вакууме равна 0,3 –
0,99 скорости
света. Они быстрее чем α-частицы,
пролетают через встречные атомы и
взаимодействуют с ними. β–частицы
обладают меньшим эффектом ионизации
(50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и
при попадании β-частицы
внутрь организма они менее опасны чем
α-частицы.
Однако проникающая способность β-частиц
велика (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в
биологических тканях).
Гамма-излучение
–
электромагнитное
излучение, испускаемое ядрами атомов
при радиоактивных превращениях, которое
распространяется в вакууме с постоянной
скоростью 300 000 км/с. Это излучение
сопровождает, как правило, β-распад
и реже –
α-распад.
γ-излучение
подобно рентгеновскому, но обладает
значительно большей энергией (при
меньшей длине волны).
γ–лучи,
являясь электрически нейтральными, не
отклоняются в магнитном и электрическом
полях. В веществе и вакууме они
распространяются прямолинейно и
равномерно во все стороны от источника,
не вызывая прямой ионизации, при движении
в среде они выбивают электроны, передавая
им часть или всю свою энергию, которые
производят процесс ионизации. На 1см
пробега γ-лучи
образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они
проходят путь от нескольких сот метров
и даже километров, в бетоне –
25 см,
в свинце –
до
5 см, в воде –
десятки
метров, а живые организмы пронизывают
насквозь.
γ-лучи
представляют значительную опасность
для живых организмов как источник
внешнего облучения.
Виды ионизирующего излучения
3 апреля 2015 г. | By Mirion Technologies
Ионизирующее излучение бывает нескольких видов: альфа-, бета- и нейтронные частицы, а также гамма- и рентгеновские лучи. Все типы вызваны нестабильными атомами, которые имеют либо избыток энергии, либо массы (или того и другого).
Чтобы достичь стабильного состояния, они должны высвободить эту дополнительную энергию или массу в виде излучения.
Альфа-излучение
Альфа-излучение: Испускание альфа-частицы ядром атома
Альфа-излучение возникает, когда атом подвергается радиоактивному распаду, испуская частицу (называемую альфа-частицей), состоящую из двух протонов и двух нейтронов (по сути, ядро атома гелия-4), превращая исходный атом в один из элементов с атомный номер на 2 меньше, а атомный вес на 4 меньше, чем в начале. Из-за своего заряда и массы альфа-частицы сильно взаимодействуют с веществом и перемещаются по воздуху всего на несколько сантиметров. Альфа-частицы не способны проникать через внешний слой омертвевших клеток кожи, но способны при попадании альфа-излучающего вещества в пищу или воздух вызывать серьезное повреждение клеток. Александр Литвиненко является известным примером. Он был отравлен полонием-210, альфа-излучателем, в своем чае.
Бета-излучение
Бета-излучение: испускание бета-частиц ядром атома
Бета-излучение принимает форму электрона или позитрона (частицы размером и массой электрона, но с положительным зарядом), испускаемого атомом.
Из-за меньшей массы он может перемещаться по воздуху дальше, до нескольких метров, и его можно остановить толстым куском пластика или даже стопкой бумаги. Он может проникать в кожу на несколько сантиметров, представляя некоторый внешний риск для здоровья. Тем не менее, основная угроза по-прежнему исходит в первую очередь от внутреннего выброса из проглоченного материала.
Гамма-излучение
Гамма-излучение: испускание высокоэнергетической волны ядром атома
Гамма-излучение, в отличие от альфа- или бета-излучения, не состоит из каких-либо частиц, а состоит из фотона энергии, испускаемого нестабильным ядром. Не имея массы или заряда, гамма-излучение может распространяться по воздуху гораздо дальше, чем альфа- или бета-излучение, теряя (в среднем) половину своей энергии на каждые 500 футов. Гамма-волны могут быть остановлены толстым или достаточно плотным слоем материала, при этом материалы с высоким атомным номером, такие как свинец или обедненный уран, являются наиболее эффективной формой защиты.
Рентгеновское излучение
Рентгеновское излучение: излучение высокоэнергетической волны электронным облаком атома
Рентгеновские лучи похожи на гамма-излучение, с той лишь разницей, что они исходят из электронного облака. Обычно это вызвано изменениями энергии электрона, такими как переход с более высокого энергетического уровня на более низкий, что приводит к высвобождению избыточной энергии. Рентгеновские лучи имеют большую длину волны и (обычно) более низкую энергию, чем гамма-излучение.
Нейтронное излучение
Нейтронное излучение: испускание нейтрона ядром атома
Наконец, нейтронное излучение состоит из свободного нейтрона, обычно испускаемого в результате спонтанного или индуцированного ядерного деления. Способные преодолевать сотни и даже тысячи метров по воздуху, они, тем не менее, могут быть эффективно остановлены, если заблокированы материалом, богатым водородом, таким как бетон или вода.
Обычно неспособные ионизировать атом напрямую из-за отсутствия у них заряда, нейтроны чаще всего ионизируют косвенно, поскольку они поглощаются стабильным атомом, тем самым делая его нестабильным и с большей вероятностью испуская ионизирующее излучение другого типа. Фактически нейтроны — единственный тип излучения, способный сделать другие материалы радиоактивными.
17.3: Типы радиоактивности: альфа-, бета- и гамма-распад
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 182776
↵
Цели обучения
- Качественно сравните ионизирующую и проникающую способность альфа-частиц \(\left( \alpha \right)\), бета-частиц \(\left( \beta \right)\) и гамма-лучей \(\left( \ гамма \справа)\).
- Выражают изменения атомного номера и массового числа радиоактивных ядер при испускании альфа-, бета- или гамма-частиц.
- Напишите ядерные уравнения для реакций альфа- и бета-распада.
Многие ядра радиоактивны; то есть они разлагаются, испуская частицы, и при этом становятся другим ядром. В наших исследованиях до этого момента атомы одного элемента не могли превращаться в разные элементы. Это потому, что во всех других обсуждаемых типах изменений менялись только электроны. При этих изменениях меняется ядро, содержащее протоны, определяющие, каким элементом является атом. Все ядра с 84 и более протонами радиоактивны, а элементы с менее чем 84 протонами имеют как стабильные, так и нестабильные изотопы. Все эти элементы могут проходить ядерные изменения и превращаться в разные элементы.
При естественном радиоактивном распаде происходят три обычных выброса. Когда эти выбросы впервые наблюдались, ученые не смогли идентифицировать их как какие-то уже известные частицы и назвали их так:
- альфа-частицы (\(\alpha\))
- бета-частиц \(\left( \beta \right)\)
- гамма-лучи \(\слева(\гамма\справа)\)
Эти частицы были названы с использованием первых трех букв греческого алфавита.
Некоторое время спустя альфа-частицы были идентифицированы как ядра гелия-4, бета-частицы были идентифицированы как электроны, а гамма-лучи — как форма электромагнитного излучения, подобного рентгеновским, за исключением гораздо более высокой энергии и еще более опасного для живых систем.
Ионизирующая и проникающая способность радиации
При всем излучении от природных и искусственных источников мы вполне обоснованно должны беспокоиться о том, как все излучения могут повлиять на наше здоровье. Повреждение живых систем наносится радиоактивным излучением, когда частицы или лучи поражают ткани, клетки или молекулы и изменяют их. Эти взаимодействия могут изменить молекулярную структуру и функцию; клетки больше не выполняют свою надлежащую функцию, а молекулы, такие как ДНК, больше не несут соответствующей информации. Большое количество радиации очень опасно, даже смертельно. В большинстве случаев радиация повреждает одну (или очень небольшое количество) клеток, разрушая клеточную стенку или иным образом препятствуя размножению клетки.
Способность радиации повреждать молекулы анализируется с точки зрения так называемой ионизирующей способности . Когда частица излучения взаимодействует с атомами, это взаимодействие может привести к тому, что атом потеряет электроны и, таким образом, станет ионизированным. Чем больше вероятность того, что повреждение произойдет в результате взаимодействия, тем больше ионизирующая сила излучения.
Большая часть угрозы радиации связана с легкостью или трудностью защиты от частиц. Стена какой толщины вам нужна, чтобы быть в безопасности? Способность каждого вида излучения проходить через вещество выражается через проникающая способность. Чем больше материала может пройти излучение, тем больше проникающая способность и тем опаснее оно. Как правило, чем больше присутствующая масса, тем выше ионизирующая способность и ниже проникающая способность.
Сравнивая только три распространенных типа ионизирующего излучения, альфа-частицы имеют наибольшую массу.
Альфа-частицы примерно в четыре раза больше массы протона или нейтрона и примерно в 8000 раз больше массы бета-частицы. Из-за большой массы альфа-частицы она обладает наибольшей ионизирующей силой и наибольшей способностью повреждать ткани. Однако такой же большой размер альфа-частиц делает их менее способными проникать сквозь материю. Они очень быстро сталкиваются с молекулами при ударе о материю, добавляют два электрона и становятся безвредным атомом гелия. Альфа-частицы обладают наименьшей проникающей способностью и могут быть остановлены плотным листом бумаги или даже слоем одежды. Их также останавливает внешний слой омертвевшей кожи на людях. Может показаться, что это снимает угрозу со стороны альфа-частиц, но только от внешних источников. При ядерном взрыве или какой-либо ядерной аварии, когда радиоактивные излучатели распространяются в окружающей среде, излучатели могут вдыхаться или поступать с пищей или водой, и как только альфа-излучатель оказывается внутри вас, у вас нет никакой защиты.
Бета-частицы намного меньше альфа-частиц и, следовательно, обладают гораздо меньшей ионизирующей способностью (меньшая способность повреждать ткани), но их небольшой размер дает им гораздо большую проникающую способность. Большинство ресурсов говорят, что бета-частицы могут быть остановлены листом алюминия толщиной в четверть дюйма. Но опять же, самая большая опасность возникает, когда источник бета-излучения попадает внутрь вас.
Гамма-лучи — это не частицы, а высокоэнергетическая форма электромагнитного излучения (как рентгеновские лучи, но более мощные). Гамма-лучи — это энергия, не имеющая ни массы, ни заряда. Гамма-лучи обладают огромной проникающей способностью, и для их защиты требуется несколько дюймов плотного материала (например, свинца). Гамма-лучи могут пройти через тело человека, ничего не задев. Считается, что они обладают наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей способностью.
| Альфа | \(\альфа\) | \(4 \mathrm{аму}\) | Очень низкий | Очень высокий | Бумажная оболочка |
|---|---|---|---|---|---|
| Бета | \(\бета\) | \(1 / 2000 \mathrm{аму}\) | Промежуточный уровень | Промежуточный уровень | Алюминий |
| Гамма | \(\гамма\) | 0 (только энергия) | Очень высокий | Очень низкий уровень | 2-дюймовый свинец |
Самый безопасный уровень радиации для человеческого тела равен нулю.
Невозможно полностью избежать ионизирующего излучения, поэтому следующая лучшая цель — подвергаться как можно меньшему воздействию. Два лучших способа минимизировать воздействие — ограничить время воздействия и увеличить расстояние от источника. 94Не}\). Откуда у альфа-частицы этот символ? Нижнее число в ядерном символе — это количество протонов. Это означает, что альфа-частица имеет два протона, потерянных атомом урана. Два протона также имеют заряд \(+2\). Верхнее число 4 — это массовое число или общее количество протонов и нейтронов в частице. Поскольку в ней два протона, а всего четыре протона и нейтрона, альфа-частицы также должны иметь два нейтрона. Альфа-частицы всегда имеют один и тот же состав: два протона и два нейтрона. 9{226}Ra} \label{alpha2} \]
Эти типы уравнений называются ядерными уравнениями и аналогичны химическому эквиваленту, обсуждавшемуся в предыдущих главах.
Бета-распад
Другим распространенным процессом распада является испускание бета-частиц или бета-распад.
Бета-частица — это просто электрон высокой энергии, испускаемый ядром. Вам может показаться, что у нас тут логически сложная ситуация. Ядра не содержат электронов, но при бета-распаде из ядра вылетает электрон. В то же время, когда электрон вылетает из ядра, нейтрон превращается в протон. Заманчиво представить себе это как нейтрон, разбивающийся на две части, причем эти части являются протоном и электроном. Это было бы удобно для простоты, но, к сожалению, этого не происходит (подробнее на эту тему будет объяснено в конце этого раздела). Для удобства будем рассматривать бета-распад как расщепление нейтрона на протон и электрон. Протон остается в ядре, увеличивая атомный номер атома на единицу. Электрон выбрасывается из ядра и является частицей излучения, называемой бета.
Чтобы вставить электрон в ядерное уравнение и правильно сложить числа, электрону нужно было присвоить атомный номер и массовое число. Массовое число, присвоенное электрону, равно нулю (0), что разумно, поскольку массовое число — это число протонов плюс нейтроны, а электрон не содержит ни протонов, ни нейтронов.
Атомный номер, присвоенный электрону, отрицательный (-1), потому что это позволяет ядерному уравнению, содержащему электрон, сбалансировать атомные номера. Следовательно, ядерный символ, представляющий электрон (бета-частицу), равен 9.{18} \: \text{кДж/моль}\). Это означает, что в ядерных изменениях задействовано почти в миллион раз больше энергии на атом, чем в химических изменениях!
Примечание
Практически все ядерные реакции в этой главе также испускают гамма-лучи, но для простоты гамма-лучи обычно не показаны.
Основные характеристики каждой реакции показаны на Рис. 17.3.2
Рис. 17.3.2 : Три наиболее распространенных режима ядерного распада. 94Не}\).
Обратите внимание, что как массовые числа, так и атомные числа правильно складываются для бета-распада тория-234 (уравнение \(\ref{beta2}\)):
- массовое число: \(234 = 0 + 234\ )
- атомный номер: \(90 = -1 + 91\)
Массовые числа исходного ядра и нового ядра одинаковы, потому что нейтрон был потерян, но появился протон, поэтому сумма протонов и нейтронов остается неизменной.
Атомный номер в процессе был увеличен на единицу, так как новое ядро имеет на один протон больше, чем исходное ядро. В этом бета-распаде ядро тория-234 имеет на один протон больше, чем исходное ядро. В этом бета-распаде ядро тория-234 превратилось в ядро протактиния-234. Протактиний-234 также является бета-излучателем и производит уран-234. 9{234}U} \label{nuke1} \]
И снова атомный номер увеличивается на единицу, а массовое число остается прежним; это подтверждает, что уравнение правильно сбалансировано.
Как насчет балансировки заряда?
И альфа-, и бета-частицы заряжены, но ядерные реакции в уравнениях \(\ref{alpha1}\), \(\ref{beta2}\) и большинство других ядерных реакций выше не сбалансированы по отношению к заряд, как обсуждалось при балансировке окислительно-восстановительных реакций. При изучении ядерных реакций в целом обычно мало информации или беспокойства о химическом состоянии радиоактивных изотопов, потому что электроны из электронного облака не участвуют непосредственно в ядерной реакции (в отличие от химических реакций).
9{234}Th} \nonumber \]
Серия распада
Распад радиоактивного ядра – это шаг к тому, чтобы стать стабильным. Часто радиоактивное ядро не может достичь стабильного состояния в результате одного распада. В таких случаях произойдет серия распадов, пока не сформируется стабильное ядро. Примером этого является распад \(\ce{U}\)-238. Серия распадов \(\ce{U}\)-238 начинается с \(\ce{U}\)-238 и проходит через четырнадцать отдельных распадов, чтобы наконец достичь стабильного ядра, \(\ce{Pb}\)- 206 (рис. 17.3.3). Существуют аналогичные ряды распада для \(\ce{U}\)-235 и \(\ce{Th}\)-232. Серия \(\ce{U}\)-235 заканчивается на \(\ce{Pb}\)-207, а серия \(\ce{Th}\)-232 заканчивается на \(\ce{Pb}\ )-208.
Рисунок 17.3.3: Цепочка распада урана-238. (CC-BY-3.0 Tosaka)
Несколько радиоактивных ядер, встречающихся в природе, присутствуют там, потому что они образуются в одной из серий радиоактивного распада. Например, во время ее образования на Земле мог быть радон, но этот первоначальный радон к этому времени уже полностью распался.
Радон, который присутствует сейчас, присутствует, потому что он образовался в результате распада (в основном U-238).
Резюме
Ядерная реакция — это реакция, которая изменяет структуру ядра атома. Атомные числа и массовые числа в ядерном уравнении должны быть сбалансированы. Протоны и нейтроны состоят из кварков. Двумя наиболее распространенными видами естественной радиоактивности являются альфа-распад и бета-распад. Большинство ядерных реакций излучают энергию в виде гамма-лучей.
Словарь
- Альфа-распад — Распространенный вид радиоактивного распада, при котором ядро испускает альфа-частицу (ядро гелия-4).
- Бета-распад — Распространенный вид радиоактивного распада, при котором ядро испускает бета-частицы. Дочернее ядро будет иметь более высокий атомный номер, чем исходное ядро.
- Кварк — Частицы, образующие одну из двух основных составляющих материи. Различные виды кварков комбинируются особым образом, образуя протоны и нейтроны, и в каждом случае требуется ровно три кварка, чтобы составить составную частицу.
