-
introducere
- 1 Istorie
- 2 Legea decăderii radioactive
- 3 Tipuri de raze de dezintegrare radioactivă
- 4 Degradare alfa
- 5 dezintegrare beta
- 6 Dezintegrarea gama (tranziția izomerică)
- 7 Tipuri speciale de radioactivitate Literatură
notițe
Dezintegrarea radioactiva (de la raza «beam latină“ și Activus «eficientă.") - o modificare spontană în compoziția de nuclee instabile (încărcare Z, numărul de masă A) prin emisia particulelor elementare sau a fragmentelor nucleare [1]. Procesul de dezintegrare radioactivă este, de asemenea, numit radioactivitate. iar elementele corespunzătoare sunt radioactive. Substanțele radioactive sunt numite și substanțe care conțin nuclee radioactive.
Sa constatat că radioactivi toate elementele chimice cu număr atomic mai mare de 82 (de exemplu, pornind de bismut) și mai multe elemente mai ușoare (promethium și technețiu nu au izotopi stabili, și unele elemente, cum ar fi indiu, potasiu sau calciu, o parte din naturale izotopii sunt stabili, în timp ce alții sunt radioactivi).
Radioactivitatea naturală este decăderea spontană a nucleelor elementelor găsite în natură.
Radioactivitatea artificială este decăderea spontană a nucleului elementelor obținute artificial prin reacții nucleare adecvate.
Spectrele de energie ale particulelor α și gamma-quanta emise de nucleele radioactive sunt intermitente ("discrete"), iar spectrul particulelor β este continuu.
Degradarea, însoțită de emisia de particule alfa, a fost numită dezintegrare alfa; degradare însoțită de emisia de particule beta, a fost numit degradare beta (acum este cunoscut faptul că există tipuri de Dezintegrarea beta fără emisie de particule beta, cu toate acestea, dezintegrarea beta este întotdeauna însoțită de o emisie de neutrini sau antineutrini). Termenul "degradare gamma" este rar folosit; emisia nucleului de quanta gamma este denumită de obicei o tranziție izomerică. Gama de radiații adesea însoțește alte tipuri de decădere.
În prezent, în afară de alfa-, beta- și gama-dezintegrări detectate dezintegreaza cu emisia de neutroni, protoni (și doi protoni), radioactivitatea mănunchi fisiune spontană. captura de electroni, dezintegrarea pozitroni (sau β + degradare), iar dezintegrarea dublu-beta (și tipurile) este în general considerat a fi diferite tipuri de dezintegrarea beta.
Unele izotopi pot experimenta simultan două sau mai multe tipuri de decădere. De exemplu, bismut-212 dezintegrează cu o probabilitate de 64% în taliu-208 (prin dezintegrării alfa), și cu o probabilitate de 36% la poloniu-212 (prin beta-descompunere).
Nucleul fiicei formate ca urmare a dezintegrării radioactive este, uneori, și radioactiv și, după un timp, se dezintegrează. Procesul de dezintegrare radioactivă va avea loc până când apare un nucleu stabil, adică nucleul radioacțional, iar secvența de nuclei care apar, se numește seria radioactivă. In particular, seria dezintegrării radioactive incepand cu uraniu-238, uraniu-235 și toriu 232, final nuclidele (stabile) sunt respectiv plumb 206, plumb-207 și plumb-208.
1. Istorie
Istoria radioactivității a început odată cu faptul că în 1896 A. Becquerel a fost implicat în luminescență și în studiul radiografiilor.
După un timp în laboratorul Becquerel, o placă a fost afișată accidental pe care se afla sarea de uraniu, care nu era iradiată de Soare. Desigur, nu a fosforat, dar amprenta de pe placă a ieșit! Apoi, Becquerel a început să experimenteze diferite săruri de uraniu (inclusiv ani întinsi în întuneric). Înregistrarea este întotdeauna iluminată. Punând între sare și placă o cruce metalică, Becquerel a primit contururi slabe ale crucii de pe farfurie. Apoi a devenit clar că au fost descoperite noi raze care nu sunt raze X.
Becquerel a constatat că intensitatea radiației este determinată numai de cantitatea de uraniu din preparat și nu depinde de compușii pe care îi introduce. Adică, această proprietate nu este inerentă în compuși, ci într-un element chimic - în uraniu.
Cu descoperirea lui, Becquerel împărtășește cu oamenii de știință cu care a colaborat. În 1898, Marie Curie și Pierre Curie au descoperit radioactivitatea toriuului, mai târziu au descoperit elemente radioactive de poloniu și radium.
Ei stabilesc că toți compușii de uraniu și, în cea mai mare măsură, uraniul însuși posedă proprietatea radioactivității naturale. Becquerel se întoarce la luminoforele care îl interesează. Adevărat, el este destinat să facă o altă descoperire importantă în fizica atomică. Odată pentru o conferință publică, Becquerel avea nevoie de o substanță radioactivă, îl luase de la cuplul Curie și pune tubul în buzunarul din buzunar. Dupa ce a citit curs, el a revenit la proprietarii de droguri radioactive, iar a doua zi a găsit pe corpul sub roșeața buzunarul vestei al pielii sub formă de tuburi. Becquerel îi spune lui Pierre Curie despre asta, își pune experiența: pentru zece ore urșii sunt legați la tubul antebrat cu radium. Câteva zile mai târziu, el a înroșit, apoi a trecut într-un ulcer sever, de care a suferit timp de două luni. Pentru prima dată, a fost descoperit efectul biologic al radioactivității.
Dar chiar și după aceea, cuplul Curie și-a făcut cu curaj slujba. Este suficient să spunem că Maria Curie a murit din cauza bolilor cauzate de radiații.
În 1955, au fost inspectate carnetele lui Marie Curie. Ele încă radiază datorită contaminării radioactive introduse în timpul umplerii. Pe una dintre foi, amprenta radioactivă a lui Pierre Curie a fost păstrată.
2. Legea decăderii radioactive
O demonstrație clară a legii.
Legea decăderii radioactive este o lege descoperită de Frederick Soddy și Ernest Rutherford într-un mod experimental și formulată în 1903. Textul modern al legii:
ceea ce înseamnă că numărul de descompuneri pe interval de timp într-o substanță arbitrară este proporțional cu numărul de atomi din eșantion.
În această expresie matematică - constanta de dezintegrare, care caracterizează probabilitatea decăderii radioactive pe unitate de timp și având o dimensiune de -1. Semnul minus indică o scădere a numărului de nuclee radioactive în timp.
Această lege este considerată drept radioactivitatea de bază a acestuia a fost extras de mai multe consecințe importante, printre care formularea caracteristicilor de dezintegrare - timpul mediu de viață al atomului și perioada de înjumătățire în [2] [3] [4] [5].
3. Tipuri de raze de dezintegrare radioactivă
E. Rutherford a stabilit experimental (1899) că sărurile de uraniu emit raze de trei tipuri, care diferă într-un mod diferit într-un câmp magnetic:
- razele de primul tip deviază în același mod ca și fluxul de particule încărcate pozitiv; ele au fost numite raze α;
- Raze de al doilea tip, de obicei, sunt deviate într-un câmp magnetic, ca un flux de particule încărcate negativ, acestea sunt numite β-raze (există, totuși, razele pozitroni beta care se abat în direcția opusă);
- razele de tip al treilea, care nu sunt deviate de un câmp magnetic, se numesc radiații γ.
4. Degradarea alfa
a-descompunerea este descompunerea spontană a unui nucleu atomic într-un nucleu fiică și o particulă α (nucleul unui atom 4 He).
Degradarea α, ca regulă, apare în nucleele grele cu număr de masă ≥140 (deși există mai multe excepții). În interiorul nucleelor grele, datorită saturației forțelor nucleare, se formează α-particule izolate, constând din doi protoni și doi neutroni. Partea a rezultată este supusă unui efect mai mare al forțelor Coulomb respingătoare asupra protonilor nucleului decât protonii individuali. În același timp, particula α are o atracție nucleară mai mică pentru nucleonii nucleului decât alte nucleoni. Particula alfa rezultată la granița de bază se reflectă din bariera potențială spre interior, dar cu o anumită probabilitate o poate depăși (vezi efectul tunelului) și zboară în afară. Odată cu scăderea energiei barierei potențial permeabilitate particulelor alfa exponențial scade, prin urmare, durata de viață a nucleelor cu mai puțină energie disponibilă alfa descompunere ceteris paribus mai mult.
Regula de deplasare Soddy pentru decolmatare α:
Ca urmare a degradării α, elementul se deplasează cu 2 celule la începutul tabelului periodic, numărul de masă al nucleului fiicei scade cu 4.
5. Degradarea beta
Becquerel a demonstrat că razele β sunt un flux de electroni. β-dezintegrarea este o manifestare a unei interacțiuni slabe.
β-degradare (mai precis, beta-minus dezintegrare, β - descompunere) - este dezintegrare radioactivă, însoțită de emisia unui electron și antineutrino nucleu.
Degradarea β este un proces intra-nucleon. Ea apare datorită transformării unuia dintre d-quark-urile într-unul din neutronii nucleului într-un quark; În acest caz, neutronul se transformă într-un proton cu emisia unui electron și a antineutrinelor:
Regula de deplasare Soddy pentru decalaj β:
După β - elementul dezintegrare este deplasat de către o celulă la sfârșitul tabelului periodic (crește sarcina nucleară de către unul), în timp ce numărul de masă al nucleului nu este schimbat.
Există și alte tipuri de dezintegrare beta. În decăderea de pozitroni (beta-plus-decay), nucleul emite un pozitron și un neutrino. În acest caz, sarcina nucleară scade cu una (nucleul se deplasează cu un pătrat până la începutul tabelului periodic). degradare pozitroni este întotdeauna însoțită de un proces de competiție - captura de electroni (în cazul în care nucleul captează un electron din pachetul nuclear și emite neutrini, taxa nucleară este, de asemenea, redus cu unul). Cu toate acestea, inversul nu este adevărat: multe nuclide, pentru care decăderea cu pozitroni este interzisă, se confruntă cu capturarea electronică. Cel mai rar tip cunoscut de dezintegrare radioactivă este degradarea beta dublă, sa constatat că până în prezent există doar zece nuclide, iar timpul de înjumătățire depășește 10-19 ani. Toate tipurile de dezintegrare beta păstrează numărul de masă al nucleului.
6. Degradarea gama (tranziția izomerică)
Aproape toate nucleele au, altele decât statul cuantic principal, un set discret de stari excitate la energie mai mare (cu excepția miezului 1 H, 2 H, 3 H și 3 He). Stările excitate pot fi populate de reacții nucleare sau decăderea radioactivă a altor nuclee. Majoritatea stărilor excitate au o durată de viață foarte scurtă (mai puțin nanosecunde). Cu toate acestea, există suficiente stări de lungă durată (ale căror vieți sunt măsurate în microsecunde, zile sau ani), care sunt numite izomeri, deși limita dintre ele și stat de scurtă durată este destul de convențională. Stările izomerice ale nucleelor, ca regulă, se descompun în starea de bază (uneori prin mai multe state intermediare). Sunt emise una sau mai multe raze gamma; Extracția nucleului poate fi de asemenea eliminată prin scăparea electronilor de conversie din carcasa atomică. Stările izomerice se pot deteriora, de asemenea, prin decantele convenționale beta și alfa.
7. Tipuri speciale de radioactivitate
- Spionaj spontan
- Cluster radioactiv
- Proton radioactiv
- Radioactivitate cu două protoni
- Neutron radioactiv