Радіоактивність

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Радіоакти́вність (від лат. radio — «випромінюю» radius — «промінь» і activus — «дієвий») — явище спонтанного перетворення нестійкого ізотопа хімічного елемента в інший ізотоп (зазвичай іншого елемента) (радіоактивний розпад), або (рідше) — явище спонтанного випускання (гамма-частинок без перетворення.

Символ, що використовується для позначення радіоактивних матеріалів

В 1896 р. Анрі Беккерель дослідив випромінювання солей урану і встановив, що інтенсивність випромінювання визначається тільки кількістю урану в препараті і абсолютно не залежить від того, в які з'єднання він входить. Тобто ця властивість властива не з'єднанням, а хімічному елементу — урану.

В 1898 р. П'єр Кюрі і Марія Склодовска-Кюрі відкрили випромінювання торію, пізніше були відкриті полоній радій. у 1903 році подружжю Кюрі було присуджено Нобелівську премію. На сьогодні відомо близько 40 природніх елементів, яким властива радіоактивність.

Встановлено, що усі хімічні елементи з порядковим номером, більшим 83 — радіоактивні.

Природна радіоактивність — мимовільний розпад ядер елементів, що зустрічаються в природі.

Штучна радіоактивність — мимовільний розпад ядер елементів, отриманих штучним шляхом, через відповідні ядерні реакції.

Ернест Резерфорд експериментально встановив (1899), що солі урану випускають проміння 3 типів, які по-різному відхиляються в магнитному полі:

проміння першого типу відхиляється так само, як потік додатньо заряджених частинок; їх назвали альфа-променями;
проміння другого типу відхиляється в магнітному полі так само, як потік негативно заряджених частинок (в протилежну сторону), їх назвали бета-променями;
і проміння третього типу, яке не відхиляється магнітним полем, назвали гамма-променями.

Спектри α- і γ-випромінювань переривисті («дискретні»), а спектр β-випромінювання — неперервний.

β-розпад

Беккерель довів, що β-промені є потоком електронів. β-розпад - це прояв слабкої взаємодії.

β-розпад — це внутрішньонуклонний процес, тобто відбувається перетворення нейтрона в протон з випуском електрона і антинейтрино з ядра:

${}^{1}_{0}\textrm{n}\rightarrow {}^{1}_{1}\textrm{p} + {}^{0}_{-1}\textrm{e}$ + γ.

Правило зсуву Содді для β-розпаду:

${}^{A}_{Z}\textrm{X}\rightarrow {}^{A}_{Z+1}\textrm{Y} + {}^{0}_{-1}\textrm{e}$ + γ.

Приклад:

${}^{3}_{1}\textrm{H}\rightarrow {}^{3}_{2}\textrm{He} + {}^{0}_{-1}\textrm{e}$ + γ.

Після β-розпаду елемент зміщується на 1 клітинку до кінця таблиці Менделєєва.

α-розпад

α-розпадом називають мимовільний розпад атомного ядра на ядро-продукт і α-частинку (ядро атома ${}^{4}_{2}\textrm{He}$ ).

α-розпад є властивістю важких ядер з масовим числом А≥200. Всередині таких ядер за рахунок властивості насичення ядерних сил утворюються відособлені α-частинки, що складаються з двох протонів і двох нейтронів. α-частинка, що утворилася, більш схильна дії кулонівських сил відштовхування від протонів ядра, ніж окремі протони. Одночасно на α-частинку менше впливає ядерне тяжіння до нуклона ядра, ніж на решту нуклонів.

Правило зсуву Содді для α-розпаду:

${}^{A}_{Z}\textrm{X}\rightarrow {}^{A-4}_{Z-2}\textrm{Y} + {}^{4}_{2}\textrm{He}$ .

Приклад:

${}^{238}_{92}\textrm{U}\rightarrow {}^{234}_{90}\textrm{Th} + {}^{4}_{2}\textrm{He}$ .

В результаті α-розпаду елемент зміщується на 2 клітинки до початку таблиці Менделєєва. Дочірнє ядро, що утворилося в результаті α-розпаду, зазвичай також виявляється радіоактивним і через деякий час теж розпадається. Процес радіоактивного розпаду відбуватиметься до тих пір, поки не з'явиться стабільне, тобто нерадіоактивне ядро, яким частіше за все є ядра свинцю або вісмуту.