Radioactivitatea este ceea ce?

În acest articol vom fi familiarizați cu termenul "radioactivitate". Acest concept vom lua în considerare, în termeni generali, din punctul de vedere al evoluției procesului de dezintegrare. Să analizăm principalele tipuri de radiații, legea decăderii, datele istorice și multe altele. Să ne ocupăm de conceptul de "izotop" și să ne familiarizăm cu fenomenul de descompunere electronică.

introducere

Radioactivitatea este un parametru calitativ al atomilor care permite anumitor izotopi să se descompună într-o ordine spontană și să emită radiații. Prima confirmare a acestei afirmații a fost făcută de Becquerel, care a efectuat experimente pe uraniu. Din acest motiv razele emise de uraniu au fost numite în onoarea sa. Fenomenul de radioactivitate este eliberarea de particule alfa sau beta din nucleul unui atom. Radioactivitatea se exprimă sub forma unei extinderi a nucleului atomic al unui anumit element și îi permite acestuia să se transforme dintr-un atom dintr-un element în altul.

În cursul acestui proces, atomul inițial se descompune, urmat de transformarea într-un atom, care caracterizează un alt element. Rezultatul ejecției a patru particule alfa din nucleul atomic va fi o scădere a numărului de masă, care formează atomul în sine, de patru unități. Aceasta duce la o schimbare în tabelul periodic cu câteva poziții în stânga. Acest fenomen este cauzat de faptul că în timpul "alpha shot" au fost aruncate 2 protoni și 2 neutroni. Și numărul elementului, după cum ne amintim, corespunde numărului de protoni din nucleu. Dacă a fost scoasă o particulă beta (de ex^-), atunci are loc transformarea neutronului din nucleu într-un singur proton. Aceasta duce la o schimbare în tabelul periodic cu o celulă spre dreapta. Masa este modificată la valori extrem de mici. Emisia de electroni încărcați negativ este cuplată cu emisia de raze gama.

Legea decăderii

Radioactivitatea este un fenomen în care izotopul se descompune într-o formă radioactivă. Acest proces este supus legii: atomi puri (n), care intră pe unitatea de timp este proporțională cu numărul de atomi (N), care sunt disponibile într-un anumit punct de timp:

n = lambda-N.

În această formulă, coeficientul lambda implică o descompunere constantă a caracterului radioactiv, care este legată de timpul de înjumătățire al izotopului (T) și corespunde următoarei afirmații: lambda- = 0,693 / T. Din această lege rezultă că după expirarea unei perioade de timp egale cu perioada de înjumătățire, valoarea cantitativă a izotopului va fi mai mică de două ori. Dacă atomii care au fost formați în decăderea radioactivă (decăderea) devin de aceeași natură, atunci începe acumularea lor, care va dura până când se va stabili echilibrul radioactiv între cei doi izotopi: fiica și părintele.

Teoria și dezintegrarea radioactivă

Radioactivitatea și decăderea sunt obiecte de studiu interdependente. Prima (p-nostă) devine posibilă datorită celui de-al doilea (procesul de dezintegrare).

Conceptul decăderii radioactive se caracterizează ca o transformare a compoziției sau structurii structurii unui nucleu atomic instabil. În plus, fenomenul este spontan. Există o emisie a unei particule elementare (sau a unei particule) sau a unui quantum gamma, precum și eliberarea fragmentelor nucleare. Nuclidele corespunzătoare acestui proces se numesc radioactive. Cu toate acestea, acest termen este, de asemenea, folosit pentru a descrie substanțele ale căror nuclee sunt, de asemenea, radioactive.

Radioactivitatea naturală este descompunerea nucleelor ​​atomice care apar în mod natural în ordine spontană. Procesul artificial este același proces pe care l-am menționat mai sus, dar este realizat de om folosind căi artificiale care corespund unor reacții nucleare speciale.

Mama și fiica sunt acele nuclee care se dezintegrează și cele care se formează ca produsul final al acestei decăderi. Numărul de masă și sarcina structurii fiice sunt descrise în regula de deplasare Soddy.

Fenomenul de radioactivitate include diferite spectre, care depind de tipul de energie. În acest caz, spectrul de particule alfa și quarks y este legat de tipul discontinuu (discret) al spectrului și particulele beta sunt continue.

Până în prezent, noi am cunoscut nu numai degradările alfa-gamma și beta, dar a fost detectată și emisia de protoni și neutroni. Sa descoperit, de asemenea, conceptul de radioactivitate cluster și de fisiune spontană. Captarea electronilor, a pozitronilor și a degradării duble a particulelor beta intră în secțiunea beta-decay și sunt considerate ca varietate.

Există izotopi care pot fi expuși simultan la două sau mai multe tipuri de degradare. Un exemplu este bismut 212 care formează o probabilitate de 2/3 din taliu 208 (folosind alfa tip descompunere) și 1/3 va cauza poloniu 212 (operație beta-descompunere).

Nucleul care sa format în timpul unei astfel de descompunere poate uneori să aibă aceleași proprietăți radioactive și după un timp va fi distrus. Fenomenul dezintegrării p este mai simplu în absența unui nucleu stabil. O secvență de procese similare este numită lanț de dezintegrare, iar nucleotidele care apar se numesc nuclee radioactive. Șirurile de astfel de elemente, care încep cu uraniu 238 și 235 și toriu-232, în cele din urmă ajunge la o stare de nucleotide stabile respectiv plumb 206, și 207 și 208.

Fenomenul de radioactivitate permite anumitor nuclee (isobare) cu același număr de masă să se transforme în ele. Acest lucru este posibil datorită dezintegrării beta. Fiecare lanț izobaric conține de la unu la trei nuclide stabile de tip beta (nu au capacitatea de a se deteriora beta, dar pot fi instabile, de exemplu, în ceea ce privește alte tipuri de degradare p). Restul setului de nuclee din acest circuit este beta-instabil. Aplicând beta - minus sau beta - plus degradare, este posibil să transforme un nucleu într - un nucleu cu beta - formă stabilă. Dacă există astfel de nuclide în lanțul izobaric, atunci nucleul poate începe să sufere o decădere beta-pozitivă sau negativă. Acest fenomen se numește captură electronică. Un exemplu este decăderea unei radionuclid de potasiu 40 în vecinătate beta - stări stabile de argon 40 și calciu 40.

despre izotopi

Radioactivitatea este, în primul rând, decăderea izotopilor. În prezent, omul este conștient de mai mult de patruzeci de izotopi care posedă radioactivitate și sunt în condiții naturale. Numărul predominant este situat în seria r: uraniu-radium, toriu și actiniu. Toate aceste particule există și se răspândesc în natură. Acestea pot fi prezente în stâncă, apele oceanului mondial, plante și animale, etc, și acestea provoacă fenomenul natural de radioactivitate.

Pe lângă gama naturală de izotopi p, omul a creat mai mult de o mie de specii artificiale. Metoda de producție se realizează cel mai adesea în reactoarele nucleare.

O mulțime de izotopi p sunt utilizați și folosiți în scopuri medicale, de exemplu, pentru combaterea cancerului. Ele sunt foarte importante în domeniul diagnosticării.

Informații generale

Esența radioactivității constă în faptul că atomii se pot întoarce spontan de la unul la altul. În acest fel, dobândesc o structură de bază mai stabilă sau stabilă. P-nucleul în timpul transformării alocă în mod activ resursele energetice ale atomului, care iau forma unor particule încărcate sau ajung la starea de quanta gamma, acestea din urmă reprezentând fie radiația (gamma) sau electromagnetică corespunzătoare.

Știm deja despre existența izotopilor radioactivi de natură naturală și artificială. Este important să înțelegem că nu există diferențe speciale și / sau fundamentale între ele. Acest lucru se datorează proprietăților nucleelor, care pot fi determinate numai în funcție de structura nucleului și nu depind de căile de creație.

Din istorie

După cum am menționat mai devreme, descoperirea radioactivității sa datorat operei lui Becquerel, care a fost comisă în 1896. Acest proces a fost identificat în timpul experimentelor pe uraniu. Mai exact, omul de știință a încercat să determine emulsia să întunece fotomulsionarea și să expună aerul de ionizare. Curie Curie Madame a fost primul singular, că valoarea măsurată a intensității radiației a U. A simultan cu savantul german Schmidt, a dezvăluit p-Ness toriu. A fost cuplul Curie, după descoperirea radiației invizibile, care la numit radioactiv. În 1898, acestea au fost, de asemenea, a făcut detectarea poloniu - un alt element p-TION, care are loc în rășină minereul de uraniu. Radium a fost descoperit de cuplul Curie și în 1898, dar puțin mai devreme. Lucrarea a fost făcută împreună cu Bemon.

După descoperirea a mai multor elemente p, au fost demonstrate și demonstrat un număr considerabil de autori, care provoacă emisia a trei specii care își schimbă comportamentul în condiții de câmp magnetic. Unitatea de radioactivitate este becquerel (Bq sau Bq). Rutherford a propus să denumească razele detectate razele alfa, beta și gamma.

Radiația alfa este un set de particule cu o încărcătură pozitivă. Razele Beta sunt formate din electroni, particule cu încărcătură negativă și o masă mică. Razele de raze Gamma sunt analogice cu raze X și sunt reprezentate sub formă de quanta electromagnetică.

În 1902, Rutherford și Soddy au explicat fenomenul radioactivității printr-o transformare arbitrară a atomului unui element în altul. Acest proces se supune legilor de noroc și a fost însoțită de eliberarea de energie, care a luat forma de raze gamma, beta si alfa.

M. Curie a studiat radioactivitatea naturală împreună cu Debiern. Ei au primit în 1910 metal - radium - în formă pură, și au investigat proprietățile sale. În special, sa acordat atenție măsurării decăderii permanente. Debiern și Giselle au făcut descoperirea actiniului, iar Gan a descoperit atomi precum radioteori și mesotoria. Boltonwood a descris ioniul, iar Gan și Maitner au descoperit protactinium. Fiecare izotop al elementelor menționate, care au fost deschise, are proprietăți radioactive. Pierre Curie și Laborde în 1903 descriu fenomenul de degradare a radiului. Ei au arătat că produsele de reacție de 1 gram de Ra în decurs de o oră produc aproximativ o sută patruzeci de calorii. În același an, Ramsay și Soddy au descoperit că o fiolă sigilată de radium conține heliu în forma sa gazoasă.

Lucrările unor oameni de știință precum Rutherford, Dorn, Debiern și Giselle ne arată că în lista generală a produselor de dezintegrare U și Th sunt incluse câteva substanțe care se dezintegrează rapid - gaze. Ei au radioactivitatea proprie, dar se numesc emanații de toriu sau de radiații. Acest lucru se aplică și actinului. Ei au demonstrat că atunci când radiii se descompun, heliul și radonul sunt create. Legea radioactivității privind transformarea elementelor a fost formulată mai întâi de Soddy, Russell și Fayans.

Tipuri de radiații

Descoperirea fenomenului pe care îl studiem în acest articol a fost tratată mai întâi de Becquerel. A fost cel care a descoperit fenomenul decăderii. Prin urmare, unitățile de radioactivitate sunt numite becquerels (Bq). Cu toate acestea, Rutherford a făcut una dintre cele mai mari contribuții la dezvoltarea teoriei r-dimensionalității. El și-a concentrat propriile resurse de atenție asupra analizei decăderii studiate și a reușit să stabilească natura acestor transformări, precum și să determine radiația care le însoțește.

Bazele concluziilor sale sunt postularea prezenței radiațiilor alfa, gamma și beta, care sunt emise de elemente radioactive naturale, iar măsurarea radioactivității a făcut posibilă izolarea următoarelor tipuri:

• Radiația beta este dotată cu proprietăți puternice de penetrare. Este mult mai puternic decât radiația alfa, dar poate fi deviat și într-un câmp magnetic și / sau electric în direcția opusă distanței mai mari. Acest lucru servește ca o explicație și dovadă că aceste particule sunt încărcate negativ e^-. Pentru a trage concluzii cu privire la faptul că electronii sunt radiați, Rutherford a reușit pe baza unei analize a raportului dintre masă și încărcare.
• Alfa - radiații - valuri de raze, care, sub presiune atmosferică, pot depăși doar distanțe mici (de obicei nu mai mult de 7,5 centimetri). Dacă îl punem în vid în x, putem observa modul în care câmpurile magnetice și electrice afectează radiația alfa și conduc la abaterea de la traiectoria inițială. Analizând direcția și amploarea deviației și luând în considerare relația dintre sarcină și masă (e / m), putem ajunge la concluzia că această radiație este un flux de particule cu o încărcătură pozitivă. Raportul dintre parametrii greutății și încărcăturii este identic cu valoarea unui atom de heliu dublu ionizat. Pe baza muncii sale și a utilizării unor studii spectroscopice, Rutherford a stabilit că radiația alfa este formată din nuclee de heliu.
• gamma - radiație - un fel de radioactivitate, care are cea mai mare putere de penetrare printre alte tipuri de radiații. Nu poate fi deviat de influența unui câmp magnetic și nici nu are o sarcină. Această radiație "tare", care este cea mai nedorită cale de a afecta materia vie.

Transformarea radioactivă

Un alt factor în formarea și specificarea definiției radioactivității este descoperirea de către Rutherford a structurilor nucleare atomice. Ceea ce nu este mai puțin important este stabilirea relației dintre un număr de proprietăți ale atomului și structura nucleului său. La urma urmei, este "nucleul" unei particule care determină structura coajă-lui de electroni și toate proprietățile unui caracter chimic. Aceasta este ceea ce a permis descifrarea pe deplin a principiilor și a mecanismului prin care are loc transformarea radioactivă.

Prima transformare de succes a nucleului a fost realizată în 1919 de Ernest Rutherford. El a folosit "bombardamentul" nucleului atomului N cu utilizarea particulelor de poloniu alfa. O consecință a acestui fapt a fost emisia de protoni cu azot, urmată de transformarea în nuclee de oxigen-O17.

În 1934, cuplul Curie a primit izotopi radioactivi ai fosforului prin radioactivitate artificială. Au acționat pe aluminiu cu particule alfa. Nucleul P30 obținut a avut unele diferențe față de formele p-th naturale ale aceluiași element. De exemplu, în timpul decăderii nu s-au emis particule electronice, ci particule de pozitroni. Mai mult, ele au fost transformate în nuclei de siliciu stabili (Si30). În 1934, sa realizat descoperirea radioactivității artificiale și a fenomenului de decădere a pozitronului.

Capturarea unui electron

Una dintre clasele de radioactivitate este capturarea electronică (captarea K). În el, electronii sunt capturați direct din cochilii atomilor. Ca regulă, shell-ul K emite un anumit număr de neutroni și apoi este transformat într-un nou "nucleu" al atomului cu același indice al numărului de masă (A). Cu toate acestea, numărul atomului (Z) devine mai mic cu 1, în comparație cu nucleul inițial.

Procesul de transformare a nucleului în timpul capturii electronice și decăderii de pozitroni este o acțiune similară celeilalte. Prin urmare, ele pot fi văzute simultan în timpul observării unui set de atomi dintr-o specie. Captarea electronică este întotdeauna însoțită de emisia de radiații în formă de raze X. Acest lucru se explică prin tranziția unui electron de la un orbital nuclear mai îndepărtat la unul mai apropiat. Acest fenomen, la rândul său, se explică prin faptul că electronii sunt rupte de pe orbite care sunt mai aproape de miez, iar locul lor este căutat să umple particulele de la niveluri îndepărtate.

Noțiunea de tranziție izomerică

Fenomenul tranziției izomerice se bazează pe faptul că emisia de particule alfa și / sau beta conduce la excitarea anumitor nuclee care sunt într-o stare de exces de energie. Resursele emise "flux" sub formă de quanta excitat de gamma. Schimbarea stării nucleului în decursul celei de-a patra decade conduce la formarea și izolarea tuturor celor trei tipuri de particule.

Studiul izotopului stronțiului 90 a făcut posibil să se determine că acesta emană numai beta-particule, iar nucleele, de exemplu, sodiu 24, pot emite și quanta-uri gamma. Majoritatea covârșitoare a atomilor este extrem de redusă în starea emoționată. Această valoare este atât de scurtă (10^-9) și mic, că nu poate fi încă măsurată. În consecință, doar un mic procent din nuclee poate fi într-o stare de excitație pentru o perioadă relativ lungă de timp (până la luni).

Kernel poate „viu“ pentru numite izomeri atât de mult timp,. tranzițiile înrudite care apar în timpul transformării de la un stat la altul, și sunt însoțite de emisia unei particule cuantice numite gamma izomerică. Radioactivitatea a radiației, în acest caz, devine o valoare ridicată, și pune viața în pericol. Nucleele care emit numai beta și / sau particule alfa, numite nuclee pure. În cazul în care se observă miezul de emisie de raze gamma în timpul cariilor sale, este numit un emițător gamma. Curățați emițător de specia din urmă poate fi numită doar miezul, printr-o mulțime de tranziții izomere, care este posibilă numai cu existența pe termen lung în stare excitată.