¿Que é a decadencia alfa e a decadencia beta? Depresión beta, alfa decadencia: fórmulas e reaccións

As radiacións alfa e beta no caso xeral chámanse decaídas radioactivas. Este é un proceso que é a emisión de partículas subatómicas do núcleo, que se produce a un ritmo tremendo. Como resultado, o átomo ou o seu isótopo poden pasar dun elemento químico a outro. As deformacións beta e alfa dos núcleos son característicos dos elementos inestables. Estes inclúen todos os átomos cun número de carga superior a 83 e un número de masa superior a 209.

Condicións de reacción

A desintegración, como outras transformacións radioactivas, é natural e artificial. Este último é debido ao ingreso dunha partícula extrano no núcleo. Canto a decadencia alfa e beta é capaz de sufrir un átomo - depende só de que pronto se conseguirá un estado estable.

En circunstancias naturais, ocorren decaídas alfa e beta-minus.

En condicións artificiais, existen neutróns, positróns, protóns e outras variedades máis raras de decaimento e transformacións de núcleos.

Estes nomes foron entregados por Ernest Rutherford, que estudou radiación radiactiva.

A diferenza entre un kernel estable e inestable

A capacidade de decadencia depende directamente do estado do átomo. O chamado núcleo "estable" ou non radioactivo é inherente a átomos non decadentes. En teoría, a observación destes elementos pódese realizar ao infinito para asegurarse finalmente da súa estabilidade. Isto é necesario para separar eses núcleos de inestables, que teñen unha vida media extremadamente longa.

Por erro, tal átomo "lento" pode tomarse como estable. Con todo, o tellurium, e máis concretamente, o seu isótopo número 128, que ten unha vida media de 2,2 · 10 ²⁴ anos, pode converterse nun exemplo vivo. Este caso non é único. O lantanio-138 está suxeito á semivida, cuxo prazo é de 10 a ¹¹ anos. Este termo ten trinta veces a idade do universo existente.

A esencia da decadencia radioactiva

Este proceso é arbitrario. Cada radionuclídeo en descomposición adquire unha velocidade, que é unha constante para cada caso. A taxa de decadencia non pode cambiar baixo a influencia de factores externos. Non importa, unha reacción ocorrerá baixo a influencia dunha gran forza gravitacional, nun cero absoluto, nun campo eléctrico e magnético, durante calquera reacción química, etc. Afectar o proceso só pode ser un impacto directo no interior do núcleo atómico, o que é case imposible. A reacción é espontánea e depende só do átomo en que flúe e do seu estado interno.

Ao referirse a desintegración radioactiva, o término "radionuclídeo" adoita atoparse. Os que non estean familiarizados con el, deberían saber que esta palabra denota un grupo de átomos que teñen propiedades radioactivas, o seu propio número de masa, número atómico e estado de enerxía.

Varios radionuclídeos úsanse en materias técnicas, científicas e doutras esferas da vida humana. Por exemplo, na medicina, estes elementos úsanse para diagnosticar enfermidades, procesar medicamentos, ferramentas e outros elementos. Ata hai unha serie de radiopreparaciones terapéuticas e pronósticas.

Igualmente importante é a determinación do isótopo. Esta palabra chámase un tipo especial de átomos. Teñen o mesmo número atómico que un elemento normal, pero un excelente número de masa. Esta diferenza é causada polo número de neutróns que non afectan a carga, como os protóns e os electróns, pero cambian de masa. Por exemplo, en hidróxeno simple, hai ata 3. Este é o único elemento cuxos isótopos foron nomeados: deuterio, tritio (o único radiactivo) e protium. Noutros casos, os nomes se dan de acordo coas masas atómicas eo elemento principal.

Caída alfa

Esta é unha especie de reacción radioactiva. Característica de elementos naturais do sexto e sétimo período da táboa de elementos químicos de Mendeleyev. Especialmente para elementos artificiais ou transuránicos.

Elementos suxeitos a decadencia alfa

Entre os metais para os que desta característica caracterízase por descomposición, inclúense torio, uranio e outros elementos do sexto e sétimo período da táboa periódica dos elementos químicos, contando desde bismuto. Tamén se someten ao proceso os isótopos do número de elementos pesados.

Que ocorre durante a reacción?

Na decaimento alfa, comeza a emisión do núcleo de partículas compostas por 2 protones e un par de neutróns. A partícula moi illada é o núcleo do átomo de helio, cunha masa de 4 unidades e unha carga de +2.

Como resultado, aparece un novo elemento, que está situado dúas celas á esquerda da fonte na táboa periódica. Este acordo está determinado polo feito de que o átomo inicial perde 2 protóns e, xunto con iso, a carga inicial. Como resultado, a masa do isótopo formada por 4 unidades de masa diminúe en comparación co estado inicial.

Exemplos

Durante esta decadencia, o torio está formado a partir de uranio. A partir de torio aparece radio, a partir del - radon, que polo tanto dá polonio e, ao final, o chumbo. Neste proceso, os isótopos destes elementos aparecen no proceso, e non a eles mesmos. Así, obtemos uranio-238, torio-234, radio-230, radon-236 e máis, ata a aparición dun elemento estable. A fórmula para esta reacción é a seguinte:

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

A velocidade da partícula alfa extraída no momento da emisión é de 12 a 20 mil km / s. Estando no baleiro, tal partícula redondearía o globo en 2 segundos, movéndose ao longo do ecuador.

Beta decaimento

A diferenza entre esta partícula eo electrón está no lugar da súa aparición. A decadencia beta xorde no núcleo do átomo, no canto do conector electrónico que o rodea. A maioría das veces ocorre con todas as transformacións radiactivas existentes. Pódese observar en case todos os elementos químicos existentes nestes momentos. De aí se deduce que cada elemento ten polo menos un isótopo que se desintegra. Na maioría dos casos, como resultado da decadencia beta Hai unha descomposición beta-minus.

Reacción da reacción

Neste proceso, un electrón é expulsado do núcleo, que xorde da conversión espontánea dun neutrón nun electrón e un protón. Neste caso, os protóns debido a unha masa maior permanecen no núcleo, eo electrón, chamado a partícula beta-minus, deixa o átomo. E unha vez que a cantidade de protóns aumentou un, o núcleo do elemento cambia ao lado maior e sitúase á dereita da fonte na táboa periódica.

Exemplos

A decadencia de beta con potasio-40 convértea nun isótopo de calcio, que está situado á dereita. O calcio radioactivo-47 pasa a ser escandio-47, que pode converterse nun titanio-47 estable. Que semella unha decadencia beta? Fórmula:

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

A velocidade de emisión da partícula beta é 0.9 veces a velocidade da luz, 270 mil km / s.

Na natureza dos nucleídeos betaactivos, non demasiado. Significativo delas é bastante pequeno. Un exemplo é o potasio-40, que na mestura natural contén só 119/10000. Tamén radionúclidos naturais beta-minus-activos a partir do número de significativos son os produtos alfa e beta decadencia de uranio e torio.

A decadencia beta ten un exemplo típico: o torio-234, que se transforma en protactinio-234 en alfa decadencia, e logo convértese en uranio da mesma forma, pero o seu outro isótopo é o número 234. Este uranio-234 volve a ser torio debido á decaimento alfa Pero xa hai un tipo diferente. Entón este torio-230 convértese en radio-226, que se transforma en radón. E na mesma secuencia, ata talio, só con varias transicións beta de volta. Esta desintegración beta radiactiva acaba coa aparición de lead-206 estable. Esta transformación ten a seguinte fórmula:

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

Radionuclídeos betaactivos naturais e significativos son K-40 e elementos de talio a uranio.

Decadencia de beta-plus

Tamén hai unha transformación beta-plus. Tamén se denomina decano beta de positrón. Emite unha partícula do núcleo chamada positrón. O resultado é a transformación do elemento fonte á da esquerda, que ten un número menor.

Exemplo:

Cando se produce a decadencia beta electrónica, o magnesio-23 convértese nun isótopo estable de sodio. O europium-150 radioactivo faise samario-150.

A reacción beta resultante de decadencia pode crear beta + e emisión beta. A velocidade de emisión de partículas en ambos casos é de 0,9 veces a velocidade da luz.

Outras decaídas radioactivas

Ademais de reaccións como a decaimento alfa e a decadencia beta, cuxa fórmula é ampliamente coñecida, existen outros procesos que son máis raros e característicos para radionucleidos artificiais.

Desintegración de neutrones . Existe emisión dunha partícula neutra de 1 unidade de masa. Durante el, un isótopo convértese noutro cun número de masa máis pequeno. Un exemplo é a conversión de litio-9 a litio-8, helio-5 a helio-4.

Cando os raios gamma son irradiados cun isótopo estable de iodo-127, convértese nun isótopo co número 126 e adquire radiactividad.

Depresión de protóns . É extremadamente raro. Durante este proceso prodúcese un protón que ten carga de +1 e 1 masa unitaria. O peso atómico é menor por un valor.

Calquera transformación radioactiva, en particular, decaídas radioactivas, vén acompañada da liberación de enerxía en forma de radiación gamma. Chámase raios gamma. Nalgúns casos, obsérvanse os raios X que teñen unha menor enerxía.

Desintegración gamma. É un fluxo de quanta gamma. É a radiación electromagnética, máis ríxida que a radiografía, que se usa na medicina. Como resultado, aparecen quanta gamma ou fluxos de enerxía do núcleo atómico. A radiación de raios X tamén é electromagnética, pero xorde das cunchas electrónicas dun átomo.

Millas de partículas alfa

As partículas alfa cunha masa de 4 unidades atómicas e unha carga de +2 móvense rectilíneamente. Debido a isto, podemos falar sobre o camiño de partículas alfa.

A quilometraxe depende da enerxía inicial e varía entre 3 e 7 (ás veces 13) cm no aire. Nun ambiente denso, centésimo de milímetro. Tal radiación non pode penetrar nunha folla de papel e na pel humana.

Por mor da súa propia masa e número de carga, a partícula alfa ten a maior capacidade ionizante e destrúe todo o camiño. Neste sentido, os alfa-radionucleidos son máis perigosos para os seres humanos e os animais cando se expón ao corpo.

Penetración de partículas beta

En conexión co pequeno número de masa, que é 1836 veces menor que o protón, carga e tamaño negativo, a radiación beta ten un efecto débil sobre a sustancia a través da cal voa, pero o voo dura máis. Tamén o camiño da partícula non é rectilíneo. A este respecto, fálase da habilidade penetrante, que depende da enerxía recibida.

Os poderes penetrantes das partículas beta que xurdiron durante a decadencia radioactiva no aire alcanzan os 2,3 m, o conteo de líquidos realízase en centímetros, e en sólidos - en fraccións dun centímetro. Os tecidos do corpo humano transmiten radiación a 1,2 cm de profundidade. Unha capa simple de auga de ata 10 cm pode servir para protexerse contra a radiación beta. Un fluxo de partículas cunha enerxía de decaimento suficientemente alta de 10 MeV é case completamente absorbido por tales capas: aire - 4 m; Aluminio - 2.2 cm; Ferro - 7.55 mm; Chumbo - 5,2 mm.

Considerando o pequeno tamaño, as partículas de radiación beta teñen unha baixa capacidade ionizante en comparación coas partículas alfa. Non obstante, cando se inxiren, son moito máis perigosos que durante a exposición externa.

Os maiores indicadores penetrantes entre todos os tipos de radiación teñen actualmente neutrón e gamma. O percorrido destas emisións no aire ás veces chega a decenas e centenares de metros, pero con menos parámetros ionizantes.

A maioría dos isótopos de raios gamma en enerxía non superan os 1,3 MeV. De cando en vez, alcanzáronse valores de 6,7 MeV. Neste sentido, para protexerse contra tal radiación, as capas de aceiro, formigón e chumbo úsanse para a multiplicidade de atenuación.

Por exemplo, para reducir a radiación gamma de cobalto de dez veces, é necesario un apantallamiento de aproximadamente 5 cm de espesor e 9,5 cm para un debilitamento de 100. A protección de formigón é de 33 e 55 cm e a protección de auga é de 70 e 115 cm.

Os indicadores ionizados dos neutróns dependen dos seus parámetros enerxéticos.

En calquera situación, o mellor método de protección da radiación será o máximo de distancia da fonte e o menor tempo posible na zona de alta radiación.

Fisión de núcleos atómicos

Por fisión de núcleos atómicos enténdese espontáneo, ou baixo a influencia dos neutróns, a división do núcleo en dúas partes, aproximadamente igual en tamaño.

Estas dúas partes convertéronse en isótopos radioactivos de elementos da parte principal da táboa de elementos químicos. Parten do cobre aos lantánidos.

Durante a extracción, xorden un par de neutróns superfluos e prodúcese un exceso de enerxía en forma de quanta gamma, que é moito maior que a desintegración radioactiva. Así, un gamma cuántico ocorre durante un acto de decadencia radioactiva, e 8.10 gamma quanta aparecen durante o evento de fisión. Ademais, os fragmentos dispersos teñen unha gran enerxía cinética, que se traduce en índices térmicos.

Os neutróns liberados son capaces de provocar a separación dun par de núcleos similares, se están localizados preto e os neutróns están neles.

Neste contexto, xorde a probabilidade dunha reacción en ramificación e aceleración da separación dos núcleos atómicos ea creación dunha gran cantidade de enerxía.

Cando tal reacción en cadea está baixo control, pode usarse para determinados fins. Por exemplo, para calefacción ou electricidade. Estes procesos realízanse en centrais nucleares e reactores nucleares.

Se perde o control sobre a reacción, entón haberá unha explosión atómica. Isto úsase en armas nucleares.

En condicións naturais, só hai un elemento: o uranio, que só ten un isótopo fisible co número 235. É un arma.

Nun reactor atómico de uranio ordinario do uranio-238 baixo a influencia dos neutróns constitúe un novo isótopo no número 239, ea partir del - o plutonio, que é artificial e non ocorre baixo condicións naturais. Neste caso, o xurdido plutonio-239 é usado con fins de armas. Este proceso de fisión nuclear é a esencia de todas as armas e enerxía atómica.

Tales fenómenos como a decadencia alfa e a decadencia beta, a fórmula que se estudia na escola, están moi estendidos no noso tempo. Grazas a estas reaccións, hai centrais nucleares e moitas outras industrias baseadas na física nuclear. Non obstante, non esquezas a radioactividade de moitos destes elementos. Ao traballar con eles require unha protección especial e cumprimento de todas as precaucións. Se non, pode provocar un desastre irreparable.