Alfa- og beta-stråling kaldes genereltradioaktivt henfald. Det er en proces, der involverer emission af subatomære partikler fra kernen i en enorm hastighed. Som et resultat kan et atom eller dets isotop transformere fra et kemisk element til et andet. Alfa- og beta-henfald af kerner er karakteristiske for ustabile elementer. Disse inkluderer alle atomer med et ladetal større end 83 og et massetal større end 209.
Reaktionsbetingelser
Forfald som andre radioaktivetransformationer, det er naturligt og kunstigt. Sidstnævnte opstår på grund af indtrængen af enhver fremmed partikel i kernen. Hvor meget alfa- og beta-henfald et atom kan gennemgå, afhænger kun af, hvor hurtigt en stabil tilstand nås.
Under naturlige omstændigheder opstår alfa og beta-minus henfald.
Under kunstige forhold er der neutron, positron, proton og andre, mere sjældne typer henfald og transformationer af kerner.
Disse navne blev givet af Ernest Rutherford, der studerede radioaktiv stråling.
Forskel mellem stabil og ustabil kerne
Nedbrydningsevnen afhænger direkte afatomets tilstande. Den såkaldte "stabile" eller ikke-radioaktive kerne er karakteristisk for ikke-rådnende atomer. I teorien kan observation af sådanne elementer fortsættes på ubestemt tid for endelig at blive overbevist om deres stabilitet. Dette er nødvendigt for at adskille sådanne kerner fra ustabile, som har en ekstremt lang halveringstid.
Ved en fejl kan et sådant "bremset" atom forveksles med et stabilt. Tellurium og mere specifikt dets isotop 128, som dog har en halveringstid på 2,2 1024 år gammel. Denne sag er ikke en isoleret sag. Lanthanum-138 har en halveringstid på 1011 år gammel. Denne periode er tredive gange alderen for det eksisterende univers.
Essensen af radioaktivt henfald
Denne proces er vilkårlig.Hvert rådnende radionuklid får en hastighed, der er konstant i hvert tilfælde. Henfaldsgraden kan ikke ændres under påvirkning af eksterne faktorer. Det betyder ikke noget, om en reaktion vil forekomme under indflydelse af en enorm tyngdekraft, ved absolut nul, i et elektrisk og magnetisk felt under enhver kemisk reaktion og så videre. Processen kan kun påvirkes af direkte handling på det indre af atomkernen, hvilket praktisk taget er umuligt. Reaktionen er spontan og afhænger kun af det atom, hvori den finder sted, og dens indre tilstand.
Når der nævnes radioaktivt henfald, er det ofteudtrykket "radionuklid" er stødt på. De, der ikke er fortrolige med det, bør vide, at dette ord betegner en gruppe atomer, der har radioaktive egenskaber, deres eget massenummer, atomnummer og energistatus.
Forskellige radionuklider anvendes i tekniske,videnskabelige og andre sfærer i menneskelivet. For eksempel inden for medicin anvendes disse elementer til diagnosticering af sygdomme, behandling af medicin, værktøjer og andre ting. Der er endda et antal terapeutiske og prognostiske radiopræparationer tilgængelige.
Bestemmelsen af isotopen er ikke mindre vigtig.Dette ord henviser til en særlig form for atom. De har det samme atomnummer som et normalt element, men et andet massetal. Denne forskel skyldes antallet af neutroner, som ikke påvirker ladningen, som protoner og elektroner, men ændrer masse. For eksempel har simpelt brint så mange som 3. Dette er det eneste element, hvis isotoper er blevet navngivet: deuterium, tritium (det eneste radioaktive) og protium. Ellers er navnene angivet i henhold til atommasserne og hovedelementet.
Alpha henfald
Dette er en type radioaktiv reaktion. Det er karakteristisk for naturlige grundstoffer fra den sjette og syvende periode i det periodiske system af kemiske grundstoffer. Især til kunstige eller transuraniske elementer.
Elementer, der er underlagt alfa-henfald
Blandt de metaller, for hvilke dettehenfald, inkluderer thorium, uran og andre elementer i den sjette og syvende periode fra det periodiske system af kemiske grundstoffer, der tæller fra vismut. Isotoper fra antallet af tunge elementer udsættes også for processen.
Hvad sker der under reaktionen?
Med alfa-henfald begynder partikler at blive udsendt fra kernen, der består af 2 protoner og et par neutroner. Selve den udsendte partikel er kernen i et heliumatom med en masse på 4 enheder og en ladning på +2.
Som et resultat vises et nyt element, somplaceret to celler til venstre for originalen i det periodiske system. Dette arrangement bestemmes af det faktum, at det originale atom har mistet 2 protoner og sammen med dette den oprindelige ladning. Som et resultat falder massen af den resulterende isotop med 4 masseenheder sammenlignet med den oprindelige tilstand.
eksempler
Under dette henfald dannes thorium af uran.Fra thorium kommer radium, derfra radon, som i sidste ende giver polonium og til sidst bly. I dette tilfælde opstår isotoper af disse elementer i processen og ikke i sig selv. Så vi får uran-238, thorium-234, radium-230, radon-236 og så videre, indtil fremkomsten af et stabilt element. Formlen for en sådan reaktion er som følger:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Hastigheden på den udsendte alfapartikel på emissionstidspunktet er fra 12 til 20 tusind km / sek. At være i et vakuum, ville en sådan partikel omgå kloden på 2 sekunder og bevæge sig langs ækvator.
Beta henfald
Forskellen mellem denne partikel og elektronen er på pladsudseende. Beta-henfald forekommer i kernen i et atom og ikke i elektronskallen, der omgiver det. Oftest fundet fra alle eksisterende radioaktive transformationer. Det kan observeres i næsten alle nuværende kemiske grundstoffer. Det følger heraf, at hvert element har mindst en nedbrydelig isotop. I de fleste tilfælde som et resultat af beta-henfald beta minus nedbrydning forekommer.
Reaktionens fremskridt
Denne proces skubbes ud frakernen af en elektron, der opstod på grund af den spontane transformation af en neutron til en elektron og en proton. I dette tilfælde forbliver protonerne på grund af deres større masse i kernen, og elektronen, kaldet beta-minus-partiklen, forlader atomet. Og da der er flere protoner ad gangen, skifter selve elementets kerne opad og er placeret til højre for originalen i det periodiske system.
eksempler
Beta-henfald med kalium-40 omdanner det til en isotopcalcium, som er placeret til højre. Radioaktivt calcium-47 bliver til scandium-47, som kan omdannes til stabil titanium-47. Hvordan ser dette beta-henfald ud? Formel:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
En betapartikels flugthastighed er 0,9 gange lysets hastighed svarende til 270 tusind km / sek.
Der er ikke for mange beta-aktive nuklider i naturen.Der er en hel del vigtige. Et eksempel er kalium-40, som kun er 119/10000 i den naturlige blanding. Naturlige beta-minus-aktive radionuklider blandt de væsentligste er også produkterne af alfa- og beta-henfald af uran og thorium.
Beta-henfald har et typisk eksempel:thorium-234, der under alfa-henfald bliver til protactinium-234 og derefter på samme måde bliver uran, men dets anden isotop under tallet 234. Dette uran-234 bliver igen thorium på grund af alfa-henfald, men allerede en anden venlig ... Denne thorium-230 bliver derefter radium-226, som bliver til radon. Og i samme rækkefølge, op til thallium, kun med forskellige beta-overgange tilbage. Dette radioaktive beta-henfald slutter med dannelsen af stabilt bly-206. Denne transformation har følgende formel:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-218 -> Po-214 -> Bi-210 -> Pb-206
Naturlige og signifikante beta-aktive radionuklider er K-40 og grundstoffer fra thallium til uran.
Forfald Beta Plus
Der er også en beta plus transformation.Det kaldes også positron beta-henfald. Det udsender en partikel kaldet en positron fra kernen. Resultatet er omdannelsen af det originale element til det til venstre, som har et lavere tal.
eksempel
Når der opstår elektronisk beta-henfald, bliver magnesium-23 en stabil isotop af natrium. Radioaktivt europium-150 bliver samarium-150.
Den resulterende beta-henfaldsreaktion kan skabe beta + og beta-emissioner. Partiklernes udslipshastighed er i begge tilfælde 0,9 gange lysets hastighed.
Andre radioaktive henfald
Bortset fra sådanne reaktioner som alfa-henfald og beta-henfald, hvis formel er almindeligt kendt, er der andre, mere sjældne og karakteristiske processer for kunstige radionuklider.
Neutron henfald... Neutral partikel 1 udsendesmasseenheder. Under den konverteres en isotop til en anden med et lavere massetal. Et eksempel ville være omdannelsen af lithium-9 til lithium-8, helium-5 til helium-4.
Når den bestråles med gamma-kvanta af den stabile isotop iod-127, bliver den isotop 126 og bliver radioaktiv.
Proton henfald... Det er ekstremt sjældent. Under det udsendes en proton, der har en afgift på +1 og 1 masseenhed. Atomvægten bliver en værdi mindre.
Enhver radioaktiv transformation, isærradioaktivt henfald ledsaget af frigivelse af energi i form af gammastråling. Det kaldes gamma quanta. I nogle tilfælde observeres røntgenstråler med lavere energi.
Gamma henfald. Det er en strøm af gamma-kvanta.Det er elektromagnetisk stråling, som er mere alvorlig end røntgenstråler, som bruges i medicin. Som et resultat vises gamma-kvanta eller energi strømmer fra atomkernen. Røntgenstråler er også elektromagnetiske, men de stammer fra atomets elektronskaller.
Alpha-partikelforløb
Alfapartikler med en masse på 4 atomenheder og en ladning på +2 bevæger sig i en lige linje. På grund af dette kan vi tale om rækkevidden af alfapartikler.
Kilometertal afhænger af den oprindelige energi ogvarierer fra 3 til 7 (nogle gange 13) cm i luften. I et tæt miljø er det en hundrededel af en millimeter. En sådan stråling kan ikke trænge igennem et ark papir og menneskelig hud.
På grund af sin egen masse og opladningsnummeralfapartiklen har den største ioniserende evne og ødelægger alt, hvad der er i vejen for den. I denne henseende er alfa-radionuklider mest farlige for mennesker og dyr, når de udsættes for kroppen.
Beta partikel penetration
På grund af det lille massetal, som i 1836gange mindre end en proton, negativ ladning og størrelse har beta-stråling en svag effekt på stoffet, gennem hvilken det flyver, men desuden er flyvningen længere. Partikelstien er heller ikke lige. I denne henseende taler de om en gennemtrængende evne, der afhænger af den modtagne energi.
Gennemtrængende evner hos de opståede beta-partiklerunder radioaktivt henfald, i luft når de 2,3 m, i væsker udføres tællingen i centimeter og i faste stoffer - i fraktioner på en centimeter. Menneskekropens væv transmitterer stråling 1,2 cm dyb. Et simpelt lag vand op til 10 cm kan tjene som beskyttelse mod beta-stråling. Fluxen af partikler med en tilstrækkelig høj henfaldsenergi på 10 MeV absorberes næsten udelukkende af sådanne lag: luft - 4 m; aluminium - 2,2 cm; jern - 7,55 mm; bly - 5,2 mm.
På grund af deres lille størrelse har beta-partikler en lav ioniseringskapacitet sammenlignet med alfapartikler. Men hvis de indtages, er de meget farligere end under ekstern eksponering.
Højeste gennemtrængende hastighed af alletyper af stråling har i øjeblikket neutron og gamma. Rækkevidden af disse stråling i luften når undertiden titusinder og hundreder af meter, men med lavere ioniserende indekser.
De fleste isotoper af gamma-kvanta er det ikkeoverstiger indikatorerne på 1,3 MeV. Lejlighedsvis nås værdier på 6,7 MeV. For at beskytte mod sådan stråling anvendes lag af stål, beton og bly til dæmpningsfaktoren.
For eksempel at svække ti gangegammastråling af kobolt, blybeskyttelse er påkrævet med en tykkelse på ca. 5 cm, for en 100 gange dæmpning kræves 9,5 cm. Betonbeskyttelse vil være 33 og 55 cm og vand - 70 og 115 cm.
Den ioniserende ydeevne for neutroner afhænger af deres energimæssige ydeevne.
Under alle omstændigheder vil den bedste beskyttelsesmetode mod stråling være den maksimale afstand fra kilden og så kort tid som muligt i området med høj stråling.
Fission af atomkerner
Spaltning af atomkerner betyder spontan eller under indflydelse af neutroner opdeling af en kerne i to dele, omtrent lige store.
Disse to dele bliver radioaktive isotoper af grundstoffer fra hoveddelen af tabellen over kemiske grundstoffer. De starter fra kobber til lanthanider.
Under udvælgelsen bryder et par ekstra ud.neutroner, og der er et overskud af energi i form af gammakvanta, som er meget større end under radioaktivt henfald. Så med en handling med radioaktivt henfald vises en gamma-kvante, og under fissionshandlingen vises 8,10 gamma-kvanta. Også de spredte fragmenter har en stor kinetisk energi, der bliver til termiske indikatorer.
De frigjorte neutroner er i stand til at provokere adskillelsen af et par lignende kerner, hvis de er placeret i nærheden og neutroner rammer dem.
I denne henseende opstår sandsynligheden for en forgrenet, accelererende kædereaktion af adskillelsen af atomkerner og skabelsen af en stor mængde energi.
Når en sådan kædereaktion er underkontrol, så kan den bruges til bestemte formål. For eksempel til opvarmning eller elektricitet. Sådanne processer udføres i kernekraftværker og reaktorer.
Hvis du mister kontrol over reaktionen, vil der opstå en atomeksplosion. Lignende bruges i atomvåben.
Under naturlige forhold er der kun et element - uran, som kun har en fissil isotop med nummeret 235. Det er våbenklasse.
I en almindelig uran atomreaktor frauran-238, under indflydelse af neutroner, danner et nyt isotopnummer 239, og fra det - plutonium, som er kunstigt og ikke forekommer naturligt. I dette tilfælde bruges den resulterende plutonium-239 til våbenformål. Denne proces med nuklear fission er kernen i alle atomvåben og energi.
Fænomener såsom alfa henfald og beta henfald,den formel, der studeres i skolen, er udbredt i vores tid. Takket være disse reaktioner er der kernekraftværker og mange andre industrier baseret på kernefysik. Glem dog ikke radioaktiviteten af mange af disse elementer. Når du arbejder med dem, kræves særlig beskyttelse og overholdelse af alle forholdsregler. Ellers kan det føre til uoprettelig katastrofe.
