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19.2: 放射能の種類
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Chemistry

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Types of Radioactivity
 

19.2: 放射能の種類

放射能の代表的なものとしては、 α崩壊、 β崩壊、 γ崩壊、中性子放出、電子捕獲があります。

アルファ (α) 崩壊は、原子核から α 粒子が放出されることです。例えば、ポロニウム-210は α 崩壊を起こす。

Eq1

アルファ崩壊は主に重い原子核(A > 200、Z > 83)で起こります。α粒子を失うと、親核種よりも質量数が4、原子番号が2小さい娘核種ができます。

ベータ (β) 崩壊 は、原子核から電子や陽電子が放出されます。ヨウ素-131はβ崩壊する核種の一例です。

Eq2

放出された電子は原子核からのものであり、原子核を取り巻く電子の一つではありません。電子が放出されても、核種の質量数は変わらないが、陽子の数は増え、中性子の数は減ることになります。 反ニュートリノ (Eq6) は、エネルギーの保存のために放出されます。

酸素-15は、陽電子放出、すなわち β+ 崩壊を起こす核種の一例です。

Eq3

陽電子崩壊とは、陽子が中性子に変換され、陽電子が放出されることです。また、エネルギー保存の関係でニュートリノ( νe )も放出されます。

ガンマ崩壊 (γ 崩壊) は、核種が励起状態になったのち、高エネルギーの電磁波である γ線を放出して基底状態に崩壊する際に観測されます。励起状態の原子核の存在は、しばしばアスタリスク(*)で示されます。コバルト-60はγ線を放出するため、がん治療をはじめとする多くの用途に使用されています。

Eq4

γ線の放出過程では、質量数や原子数の変化はありません。しかし、 γ線の放出は、質量数や原子番号の変化をもたらす他の崩壊様式の1つを伴うことがあります。

中性子放出 は、中性子が原子核から放出されることです。中性子の放出は、ベリリウム-13からベリリウム-12への崩壊のように自然に起こる場合と、ガンマ線や粒子の照射を受けて起こる場合があります。この過程では原子番号は変化しませんが、質量数は1減少します。

電子捕獲は、原子の内殻電子の1つが原子核に捕獲されることで起こります。例えば、カリウム40は電子捕獲されます。

Eq5

電子捕獲は、内殻電子が陽子と結合して中性子に変換されることで起こります。内殻電子が失われると空孔ができ、そこに外殻電子が入ます。外側の電子が空孔に落ちると、エネルギーが放出されます。多くの場合、放出されるエネルギーはX線の形をとります。電子の捕獲は、陽電子の放出と同じように原子核に影響を与え、原子番号は1つ減り、質量数は変わりません。

上記の文章は以下から引用しました。Openstax, Chemistry 2e, Section 21.3: Radioactive Decay.


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