Наиболее распространенными типами радиоактивности являются α распад, β распад, γ распад, нейтронное излучение и захват электронов.
Альфа (α) распад — это выброс частицы α из ядра. Например, полоний-210 претерпевает α распад:
Альфа-распад происходит преимущественно в тяжёлых ядрах (A > 200, Z > 83). Потеря частицы α дает дочерним нуклиду с массой четыре единицы меньше и атомным числом два единицы меньше, чем у родительского нуклида.
Бета-распад (β) — излучение электрона или позитрона из ядра. Йод-131 является примером нуклида, который претерпевает β– распад:
Электрон испускается из атомного ядра и не является одним из электронов, окружающих ядро. Эмиссия электрона не меняет массового числа нуклида, но увеличивает количество его протонов и уменьшает количество его нейтронов. Антинетротрино ( ) также испускается из-за экономии энергии.
Кислород-15 является примером нуклида, который подвергается позитронному излучению, или β+ распада:
Позитронный распад — это преобразование протона в нейтрон с излучением позитрона. Нейтрино (νe) также испускается из-за экономии энергии.
Гамма-излучение (γ излучение) наблюдается при образования нуклида в возбужденном состоянии и затем выпадает в его наземное состояние с излучением γ-луча, кванта высокоэнергетического электромагнитного излучения. Наличие ядра в возбужденном состоянии часто обозначается звездочкой (*). Кобальт-60 испускает излучение γ и используется во многих областях применения, включая лечение рака:
При излучении γ луча не происходит никаких изменений в серийном номере или атомном номере. Однако эмиссия γ может сопровождать один из других способов распада, что приведет к изменению серийного номера или атомного номера.
Нейтронное излучение — выброс нейтрона из ядра. Это может произойти спонтанно, как и распад из-за спадания из-за спадов из-за спадов из-13 за спадов из-за спадов из-за спадов из-за спадов из-за скатов 12 Во время этого процесса атомный номер остается неизменным, а массовый номер уменьшается на 1.
Захват электронов происходит, когда один из внутренних электронов атома захватывается ядром атома. Например, калий-40 подвергается электронному захвату:
Захват электронов происходит, когда электрон внутри оболочки соединяется с протонами и преобразуется в нейтрон. Потеря электрона во внутренней оболочке оставляет вакансию, которая будет заполнена одним из внешних электронов. По мере падения внешнего электрона в вакансию, он будет выделять энергию. В большинстве случаев энергия будет излучаться в виде рентгеновского излучения. Электронный захват оказывает такое же влияние на ядро, как и позитронное излучение: Атомное число уменьшается на единицу, а количество массы не изменяется.
Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 21.3: Радиоактивный распад.
Радионуклиды распадаются на дочерние нуклиды вместе с испусканием частиц или электромагнитного излучения. Основные ядерные выбросы включают альфа-частицы, бета-частицы, позитроны, нейтроны, гамма-лучи и рентгеновские лучи. Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, напоминая ядро гелия-4.
Каждая из этих частиц имеет заряд плюс два. Альфа-распад уменьшает атомный номер на два и массовое число на четыре, например как превращение полония-210 в свинец-206. Бета-минус распад это испускание высокоэнергетических электронов из ядра путем превращения нейтрона в протон.
Дочерний нуклид имеет дополнительный протон, и его атомный номер на единицу больше, чем у родительского нуклида. В процессе количество нейтронов уменьшается на единицу;однако количество протонов увеличивается на единицу. Таким образом, массовое число остается неизменным.
Бета-плюс распад это превращение протона в нейтрон с испусканием положительно заряженной частицы из ядра. Эта частица имеет ту же массу, что и электрон, что делает ее античастицей электрона, и называется позитроном. Вылетевший позитрон уменьшает атомный номер дочернего нуклида на единицу.
Позитрон недолговечен, потому что он быстро сталкивается с электронами, и обе частицы аннигилируют. Их энергия выделяется в виде двух гамма-лучей, с энергией 511 килоэлектронвольт. Гамма-излучение также происходит, когда возбужденный дочерний нуклид распадается до своего основного ядерного состояния.
Таким образом, при бета-минус распаде кобальта-60 образуется никель-60 в возбужденном состоянии, который испускает два гамма-излучения, переходя в основное ядерное состояние. Массовое число и атомный номер не изменяются при гамма-распаде. Эмиссия гамма-излучения происходит в сочетании с другими реакциями ядерного распада.
Эмиссия нейтронов это выброс нейтрона из ядра. Это может произойти самопроизвольно, например, при распаде бериллия-13 до бериллия-12, или в ответ на бомбардировку гамма-лучами или частицами. При этом атомный номер не меняется, а массовое число уменьшается на единицу.
Превращение калия-40 в аргон-40 служит примером выделения энергии из-за захвата электронов. Ядро калия захватывает внутренний электрон в атоме, а протон превращается в нейтрон. Внешний электрон опускается на внутренний уровень, чтобы заполнить вакансию, характеризующуюся испусканием рентгеновских лучей с энергией, соответствующей переходу.
Проникающая способность альфа-частиц, которые являются наиболее массивными из ядерных частиц, очень мала, тогда как гамма-излучение проходит через большинство материалов. Нейтроны и бета-частицы могут эффективно блокироваться относительно легкими материалами.
Related Videos
Radioactivity and Nuclear Chemistry
20.5K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
16.3K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
18.3K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
12.1K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
32.2K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
9.4K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
7.6K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
16.8K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
17.3K Views
Radioactivity and Nuclear Chemistry
15.0K Views