Явление радиоактивности. Виды распада

Впервые спос-ть ядер тяж.эл-тов самопроизвольно распадаться была обнаружена Беккерелем в 1896 г. Позднее Резерфорд и супруги Кюри показали, что ядра нек-ых хим.эл-тов испытывают последов. превращения, образуя радиоактив.ряды, где каждый хим.эл-нт ряда возникает из предыдущего, причем никакими внеш.физич.возд-ями (температура, электрич.и магн.поля и др.) нельзя повлиять на хар-ки распада.

Сп-ть нек-ых неустойч.ядер хим.эл-тов самопроизвольно превращаться в ядра др.эл-тов с испусканием разл.видов радиац.излучений называют радиоактивностью, а изотопы, ядра к-ых способны самопроизвольно распадаться, — радионуклидами.

Радиоактивный распад ядра описывается при помощи уравнений на основе равенства сумм зарядов и массовых чисел:

где Я — символ ядра, которое испытывает распад; М- массовое число, равное сумме протонов и нейтронов в ядре; Z — количество протонов в ядре. M =Z+n где n — количество нейтронов в ядре

Выполнение закона сохранения массового числа:

Выполнение закона сохранения зарядового числа:

Виды радиоактивного распада: бета-распад, альфа-распад, спонтанное деление атомных ядер (нейтронный распад), протонная радиоактивность (протонный синтез).

Бета-распад — это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом бета-частицы (соотв-но позитрона или электрона). Бета-распад объединяет три самостоятельных вида радиоактивных превращений:

1. Выбрасывание электрона и антинейтрино — - распад (электронный распад).

2. Выбрасывание позитрона и нейтрино — -распад (позитронный распад).

3. Поглощение одним из протонов ядра атома электрона с ближайшей орбиты (К-захват).

Если в ядре имеется избыток нейтронов, нарушающий энергетич.равновесие между противоборствующими силами, то избыточ.эн-я стимулирует превращ-е одного из нейтронов в протон с выбросом из нейтрона электрона и антинейтрино. Этот электрон обладает значит.кинет.эн-ей и стан-ся опасен для биологич.ткани. Его назвали бета-частицей. При этом обр-ся хим.эл-нт с порядковым номером в табл. Менделеева на ед-цу >.

Если в ядре имеется дефицит нейтронов, нарушающий энергетич.равновесие между противоборствующими силами, то избыточ.эн-я стимулирует превращ-е 1 из протонов в нейтрон с выбросом позитрона и нейтрино. Этот позитрон обладает значит.кинетич.эн-ей и стан-ся опасен для биологич.ткани. Его также назвали бета-ч-цей. При этом образуется химический элемент с порядковым номером на единицу меньше материнского.

Хим.эл-нт, образовавшийся в рез-те позитронного или электронного распада, также может иметь избыток нейтронов или их дефицит. Тогда процесс радиоактив.распада будет продолжен до тех пор, пока не появится хим.эл-нт, в ядре к-го наступит энергетич.равновесие. Ядро такого хим.эл-та уже не является радиоактивным.

В ядрах нек-ых эл-тов, где имеется дефицит нейтронов, для превращ-я протона в нейтрон протон захватывает орбитальный электрон и превращается в нейтрон (К-захват).

Примеры бета-распадов. Электронный распад: е-электрон; υ—антинейтрино; (n→ p)

Позитронный распад: е—позитрон; — нейтрино; (протон → нейтрон)

Пример радиоакт.превращ-я p в n при захвате ядром орбитального e (К-захват):

Альфа-распад — характерен для тяж.эл-тов, ядра к-ых, начиная с номера 82 табл.Менделеева нестабильным, несмотря на избыток нейтронов и самопроизвольно распадаются. Ядра этих элементов преимущественно выбрасывают ядра атомов гелия.

Пример альфа-распада: ,где - ядро атома гелия.

Т.к. такие ядра обладают значит.кинетич.эн-ей и массой, то они чрезвычайно опасны при облучении ими биологич.ткани. Таким образом, в результате альфа-распада образуется атом элемента, смещенный на два места левее, то есть к началу от, исходного радиоактивного элемента в периодической системе Менделеева

Иногда радиоактив.распад сопровожд-ся выбросом не только бета- или альфа-ч-ц, но и гамма-квантов. Гамма-квант — это кратковремен.ЭМ излучение. Он возникает в том случае, если при распаде не вся освобождаемая из ядра эн-я превращается в кинетич.эн-ю выбрас-емой бета-частицы или альфа-ч-цы. Тогда согласно з-ну сохр-я эн-и остаток эн-и и проявл-ся в виде кратковременного ЭМ излучения. Пример ра-диоактив.распада с выбросом гамма-квантов: Как самост.вид гамма-распад не сущ-ет.

Спонтанное деление атомных ядер (нейтронный распад) -это самопроизв.деление нек-ых ядер тяж.эл-тов (U-238, 235, калифорний-240, 248, 249, 250; кюрий-244, 248 и др.). Вероятность самопроизв.деления ядер незначительна по сравнению с альфа-распадом. Процесс самопроизв.деления ядер происх.из-за того, что ядра сами по себе нестабильны. Иногда деление ядра, напр.,U-235, может вызвать тепловой нейтрон, альфа-ч-ца и даже космич.лучи.