Co je rozklad alfa a rozpad beta? Beta rozpad, alfa rozklad: vzorce a reakce

Alfa a beta záření v obecném případě se nazývají radioaktivní rozpad. To je proces vyzařování subatomických částic

Reakční podmínky

Rozpad, podobně jako jiné radioaktivní transformace, je přirozený a umělý. Ta je způsobena vniknutím cizí částice do jádra. Kolik alfa a beta rozpadu je schopno podstoupit atom závisí jen na tom, jak brzy bude dosažen stabilní stav.

Za přirozených podmínek dochází k rozpadům alfa a beta-minus.

Za umělých podmínek existují neutrony, pozitrony, protony a další vzácnější druhy rozpadů a transformací jader.

Tato jména dali Ernest Rutherford, zapojených do studia radioaktivního záření.

Rozdíl mezi stabilním a nestabilním jádrem

Schopnost rozpadu přímo závisí na stavu atomu. Takzvané "stabilní" nebo neradioaktivní jádro je neodmyslitelné u atomů, které nejsou rozkládány. Teoreticky může být pozorování těchto prvků provedeno až do nekonečna, aby se nakonec zajistila jejich stabilita. To je nezbytné pro oddělení takových jader od nestabilních, které mají mimořádně dlouhý poločas.

Omylem může být tento "pomalý" atom považován za stabilní. Avšak telur a konkrétněji jeho izotop č. 128, který má poločas v 2.2middot-10²⁴ roky. Tento případ není jedinečný. Lanthanum-138 má poločas, jehož doba je 10¹¹ roky. Tento termín je třicetnásobek stáří stávajícího vesmíru.

Podstata radioaktivního rozkladu

Tento proces je libovolný. Každý rozpadlý radionuklid získává rychlost, což je konstanta pro každý případ. Rychlost rozpadu se nemůže měnit pod vlivem vnějších faktorů. Nezáleží na tom, že reakce se objeví pod vlivem obrovské gravitační síly, v absolutní nule, v elektrickém a magnetickém poli, během jakékoliv chemické reakce a tak dále. Ovlivnit proces může mít pouze přímý dopad na vnitřek atomového jádra, což je téměř nemožné. Reakce je spontánní a závisí pouze na atomu, v němž proudí, a na svém vnitřním stavu.

Pokud se odkazuje na radioaktivní rozpad, často se vyskytuje termín "radionuklid". Ti, kteří s tím nesousedí, byste měli vědět, že toto slovo označuje skupinu atomů, které mají radioaktivní vlastnosti, vlastní hmotnostní číslo, atomové číslo a stav energie.

Různé radionuklidy se používají v technické, vědecké a jiné sféře lidského života. Například v medicíně se tyto prvky používají při diagnostice chorob, zpracování léků, nástrojů a dalších předmětů. Existuje dokonce řada terapeutických a prognostických radiopreparací.

Stejně důležité je stanovení izotopu. Toto slovo je zvláštní druh atomů. Mají stejné atomové číslo jako běžný prvek, ale vynikající hmotnostní číslo. Tento rozdíl je způsoben počtem neutronů, které neovlivňují náboj, jako jsou protony a elektrony, ale mění hmotnost. Například, jednoduchý vodík má celý svůj 3. To je jediný prvek, jehož izotopy názvy byly přiřazeny: deuterium-tritium (pouze radioaktivní) a kon. V jiných případech jsou jména uvedena v souladu s atomovými hmotami a hlavním prvkem.

Alfa rozpad

To je druh radioaktivní reakce. Charakteristické pro přírodní prvky šestého a sedmého období tabulky chemických prvků Mendeleyev. Zvláště u umělých nebo transuranických prvků.

Prvky podléhající rozkladu alfa

Mezi kovy, pro které je charakteristická rozpad zahrnují thorium, uran a další prvky šestým a sedmým periody periodické tabulky chemických prvků, počítáno od bismutu. Také izotopy z počtu těžkých elementů jsou podrobeny procesu.

Co se děje během reakce?

Při alfa rozkladu se začíná vysílat z jádra částice obsahující 2 protony a pár neutronů. Velmi uvolněná částice je jádrem atomu helia s hmotností 4 jednotek a nábojem +2.

Výsledkem je nový prvek, který se nachází v pravé tabulce vlevo od zdroje. Takové uspořádání je dáno skutečností, že počáteční atom ztrácí 2 protony a spolu s ním také počáteční náboj. Výsledkem je, že hmotnost izotopu tvořeného 4 hmotnostními jednotkami klesá ve srovnání s počátečním stavem.

Příklady

Během tohoto rozkladu je tórium tvořeno uranem. Z thoria se objevuje radium, od něj - radon, který v důsledku dává polonium a nakonec vede. Současně se v procesu objevují izotopy těchto prvků, a nikoli sami. Vyrábí tak uran-238, thorium-234, radium-230, radon-236 a dále až do vzhledu stabilního prvku. Vzorec této reakce je následující:

Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218

Rychlost extrahované alfa-částice v době emise je od 12 do 20 tisíc km / s. Když je ve vakuu, taková částicka by se za 2 vteřiny po celém světě pohybovala po rovníku.

Beta rozpad

Rozdíl mezi touto částičkou a elektronem je na místě jejího vzhledu. Beta rozpad vzniká v jádře atomu, spíše než elektronická obálka, která ho obklopuje. Nejčastěji dochází ze všech existujících radioaktivních transformací. To lze pozorovat téměř ve všech existujících chemických prvcích. Z toho vyplývá, že každý prvek má alespoň jeden izotop, který je dezintegrovaný. Ve většině případů dochází v důsledku rozpadu beta k rozkladu beta-minus.

Reakce reakce

V tomto procesu je z jádra vysunut elektron, který vzniká spontánní přeměnou neutronu na elektron a proton. Současně protony zůstávají na úkor větší hmoty v jádře a elektron, nazývaný beta-minus částice, opouští atom. A protože se počet protonů zvýšil o jeden, jádro samotného prvku se změní na větší stranu a nachází se vpravo od zdroje v periodické tabulce.

Příklady

Rozpad beta s draslíkem 40 ji změní na izotop vápníku, který se nachází vpravo. Radioaktivní vápník-47 se stává skandiem-47, který se může změnit na stabilní titan-47. Jak vypadá takový beta rozklad? Vzorec:

Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47

Rychlost emise beta částic je 0,9násobek rychlosti světla 270 000 km / s.

V povaze beta-aktivních nuklidů není příliš mnoho. Významné z nich jsou spíše malé. Příkladem je draslík-40, který v přírodní směsi obsahuje pouze 119/10000. Také přírodní beta-minus aktivní radionuklidy mezi významnými jsou produkty alfa a beta rozpadu uranu a thoria.

Rozpad beta je typickým příkladem: thorium-234, což je alfa rozpad se převede protaktinium-234, a pak se stejným způsobem se stává uran, ale jeho další izotop pod číslem 234. Tato uran-234 opět v důsledku alfa rozpad stává thorium , ale již je to jiný druh. Poté se tento thorium-230 stává radium-226, který se mění na radon. A ve stejném pořadí, dolů k thallium, jen s různými beta přechody zpět. Tento rozklad radioaktivity beta končí výsledkem stabilního olova-206. Tato transformace má následující vzorec:

Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> R-226 -> Rn-222 -> V-218 -> Po-214 -> Bi-210 -> Pb-206

Přírodní a významné beta-aktivní rádionuklidy jsou K-40 a prvky od thalia k uranu.

Rozpad beta-plus

K dispozici je také transformace beta-plus. To je také nazýváno pozitron beta rozpadu. Vyzařuje z jádra částice nazývané pozitron. Výsledkem je transformace zdrojového prvku na levý, který má menší číslo.

Příklad:

Při elektronickém rozpadu beta se hořčík-23 stává stabilním izotopem sodíku. Radioaktivní europium-150 se stává samarium-150.

Výsledná beta-rozpadová reakce může způsobit beta + a beta-emise. Rychlost emise částic je v obou případech 0,9násobkem rychlosti světla.

Jiné radioaktivní rozpady

Vedle takových reakcí, jako je rozklad alfa a rozpad beta, jehož vzorec je všeobecně znám, existují další procesy vzácnější a charakteristické pro umělé radionuklidy.

Neutronový úpadek. Je vypuštěna neutrální částice o 1 jednotce hmotnosti. Během toho je jeden izotop převeden na jiný s menším hmotnostním číslem. Příkladem je přeměna lithia-9 na lithium-8, helium-5 na hélium-4.

Když jsou paprsky záření ozařovány stabilním izotopem jodu-127, stává se izotopem s číslem 126 a získává radioaktivitu.

Protonní rozklad. Je to velmi vzácné. Během tohoto procesu vydává proton, který má náboj +1 a 1 jednotku hmotnosti. Atomová hmotnost se zmenšuje o jednu hodnotu.

Jakákoli radioaktivní transformace, zejména radioaktivní rozpad, je doprovázena uvolněním energie ve formě gama záření. To se nazývá gama kvantová. V některých případech jsou pozorovány rentgenové záření, které mají nižší energii.

Gamma rozpad. Je to proud gamma kvant. Je to elektromagnetické záření, které je pevnější než rentgenové záření, které se používá v medicíně. V důsledku toho se objevují gama kvanta nebo energetické toky z atomového jádra. Rentgenové záření je také elektromagnetické, ale vychází z elektronových skořepin atomu.

Počet kilometrů alfa částic

Části alfa o hmotnosti 4 atomových jednotek a náboj +2 se pohybují přímočaře. Z tohoto důvodu můžeme mluvit o cestě alfa částic.

Hodnota kilometrů závisí na počáteční energii a pohybuje se od 3 do 7 (někdy 13) cm ve vzduchu. V hustém prostředí, stotinu milimetru. Takové záření nemůže proniknout do listu papíru a lidské pokožky.

Díky své vlastní hmotnosti a počtu náboje má alfa částic největší ionizační schopnost a ničí vše na cestě. V tomto ohledu jsou alfa-radionuklidy nejvíce nebezpečné pro lidi a zvířata, když jsou vystaveny tělu.

Penetrace beta částic

Vzhledem k malému množství hmoty, která je 1836 krát menší než proton, a měřením záporný náboj, beta záření má malý vliv na látky, jimiž letí, ale navíc, delším letu. Také cesta částic není přímočará. V tomto ohledu hovoří o pronikající schopnosti, která závisí na přijaté energii.

Penetrační schopnost beta částic z vyskytující se během radioaktivního rozpadu ve vzduchu dosahuje 2,3 m v kapalinách se počítají v palcích a v pevných látkách - ve zlomcích centimetr. Tkáně lidského těla přenášejí záření o hloubce 1,2 cm. Pro ochranu proti záření beta může sloužit jako jednoduchý vodní vrstvy na 10 cm částic proudu v dostatečně vysoké energii rozkladu při 10 MeV téměř všechny absorbuje tyto vrstvy: a vzduchu - 4 m- hliník - železo 2,2 cm - 7,55 mm-. olovo - 5,2 mm.

Vezmeme-li v úvahu malou velikost, beta-radiační částice mají nízkou ionizační schopnost ve srovnání s částicemi alfa. Při požití jsou však mnohem nebezpečnější než při vnější expozici.

Největší pronikající indikátory u všech typů záření mají v současné době neutrony a gama. Průtok těchto emisí ve vzduchu někdy dosahuje desítek a stovek metrů, ale s méně ionizujícími parametry.

Většina izotopů gama záření v energii nepřekračuje 1,3 MeV. Občas se dosahují hodnoty 6,7 MeV. V tomto ohledu se k ochraně před tímto zářením používají vrstvy oceli, betonu a olova pro množství útlumu.

Například, aby se uvolnily desetinásobně kobaltu gama záření vyžaduje olova tloušťky stínění cca 5 cm, na 100-násobného utlumení zapotřebí 9,5 cm ochrana betonu bylo 33 a 55 cm, a ve vodě -. 70 a 115 cm.

Ionizační indexy neutronů závisí na jejich energetických parametrech.

V jakékoliv situaci bude nejlepší ochranná metoda před zářením maximální vzdálenost od zdroje a co nejméně zábavy v oblasti vysokého záření.

Štěpení atomových jader

By štěpení jader atomy je míněn spontánně, nebo pod vlivem neutronů, oddělení jádra ve dvou částech, přibližně stejné velikosti.

Tyto dvě části se stávají radioaktivní izotopy prvků z hlavní části tabulky chemických prvků. Začněte od mědi až po lanthanidy.

Během extrakce vybuchne pár nadbytečných neutronů a produkuje se přebytek energie ve formě gama kvant, což je mnohem větší než při radioaktivním rozpadu. Takže s jedným aktem radioaktivního rozpadu nastává jeden gamma kvantum a během aktů štěpení se objevují 8.10 gamma kvant. Také rozptýlené fragmenty mají velkou kinetickou energii, která se převádí na tepelné indexy.

Uvolněné neutrony jsou schopny provokovat oddělení dvojice podobných jader, pokud se nacházejí v blízkosti a v nich jsou neutrony.

V této souvislosti vzniká pravděpodobnost výskytu větvení, urychlující se řetězová reakce oddělení atomových jader a vytváření velkého množství energie.

Když je taková řetězová reakce pod kontrolou, může být použita pro určité účely. Například pro vytápění nebo elektrickou energii. Takové procesy se provádějí v jaderných elektrárnách a reaktorech.

Pokud ztratíte kontrolu nad reakcí, pak dojde k atomové explozi. Podobný je používán v jaderných zbraních.

Za přírodních podmínek existuje pouze jeden prvek - uran, který má pouze jeden štěpný izotop s číslem 235. Je to zbraň.

V atomovém reaktoru z uranu-238 běžného uranu vzniká pod vlivem neutronů nový izotop s číslem 239 a z něj plutonia, které je umělé a nedochází přirozeně. V tomto případě se zplodil plutonium-239 pro zbrojní účely. Tento proces jaderného štěpení je podstatou všech atomových zbraní a energie.

Takové jevy, jako je rozklad alfa a rozpad beta, jehož vzorec je studován ve škole, jsou v naší době rozšířené. Díky těmto reakcím existují jaderné elektrárny a mnoho dalších průmyslových odvětví založených na jaderné fyzice. Nezapomeňte však na radioaktivitu mnoha takových prvků. Při práci s nimi vyžaduje zvláštní ochranu a dodržování všech bezpečnostních opatření. Jinak může vést k nenapravitelné katastrofě.