19.2: Rodzaje promieniotwórczości

Najczęstszymi rodzajami promieniotwórczości są rozpad α, rozpad β, rozpad γ, emisja neutronów i wychwyt elektronów.

Rozpad alfa (α) to emisja cząstki α z jądra. Na przykład polon-210 ulega α rozpadowi:

Rozpad alfa zachodzi przede wszystkim w ciężkich jądrach (A > 200, Z > 83). Utrata cząstki α daje nuklid potomny o liczbie masowej o cztery jednostki mniejszej i liczbie atomowej o dwie jednostki mniejszej niż nuklid macierzysty.

Rozpad beta (β) to emisja elektronu lub pozytonu z jądra. Jod-131 jest przykładem nuklidu, który ulega ^β-rozpadowi:

Emitowany elektron pochodzi z jądra atomowego i nie jest jednym z elektronów otaczających jądro. Emisja elektronu nie zmienia liczby masowej nuklidu, ale zwiększa liczbę jego protonów i zmniejsza liczbę jego neutronów. Antyneutrino () jest również emitowane dzięki zasadzie zachowania energii.

Tlen-15 jest przykładem nuklidu, który ulega emisji pozytonów lub rozpadowi β⁺:

Rozpad pozytonów to przemiana protonu w neutron z emisją pozytonu. Neutrino (ν_e) jest również emitowane dzięki zachowaniu energii.

Emisja gamma (emisja γ) jest obserwowana, gdy nuklid powstaje w stanie wzbudzonym, a następnie rozpada się do stanu podstawowego z emisją promienia γ, kwantu wysokoenergetycznego promieniowania elektromagnetycznego. Obecność jądra w stanie wzbudzonym jest często oznaczona gwiazdką (*). Kobalt-60 emituje promieniowanie γ i jest wykorzystywany w wielu zastosowaniach, w tym w leczeniu raka:

Podczas emisji promienia γ nie następuje zmiana liczby masowej ani liczby atomowej. Jednak emisja γ może towarzyszyć jednemu z innych trybów rozpadu, który spowodowałby zmianę liczby masowej lub liczby atomowej.

Emisja neutronów to wyrzucenie neutronu z jądra. Może się to zdarzyć spontanicznie, jak rozpad berylu-13 do berylu-12 lub w odpowiedzi na bombardowanie promieniami gamma lub cząstkami. Liczba atomowa pozostaje niezmieniona podczas tego procesu, podczas gdy liczba masowa maleje o 1.

Wychwyt elektronów następuje, gdy jeden z wewnętrznych elektronów w atomie jest przechwytywany przez jądro atomu. Na przykład potas-40 ulega wychwytywaniu elektronów:

Wychwyt elektronów następuje, gdy elektron w powłoce wewnętrznej łączy się z protonem i jest przekształcany w neutron. Utrata elektronu w powłoce wewnętrznej pozostawia pustkę, która zostanie wypełniona przez jeden z elektronów zewnętrznych. Gdy zewnętrzny elektron wpadnie w pustkę, będzie emitował energię. W większości przypadków emitowana energia będzie miała postać promieniowania rentgenowskiego. Wychwyt elektronów ma taki sam wpływ na jądro, jak emisja pozytonów: liczba atomowa zmniejsza się o jeden, a liczba masowa nie zmienia się.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 21.3: Rozpad promieniotwórczy.