În acest articol ne vom familiariza cu termenul„Radioactivitatea“. 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.
Radioactivitatea este un parametru calitativatomi, ceea ce permite anumitor izotopi să se destrame 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, apare dezintegrareadin atomul inițial cu transformarea ulterioară 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-), apoi se transformă neutronulnucleul 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.
Radioactivitatea este un fenomen în cursul căruiaizotopul se descompune într-o formă radioactivă. Acest proces este supus legii: atomii puri (n), care se descompun în timp unitar, sunt proporțional cu numărul de atomi (N) care sunt disponibili la un moment dat:
n = λN.
În această formulă, coeficientul λ implicădezintegrarea constantă de natură radioactivă, care este asociată cu timpul de înjumătățire al izotopului (T) și corespunde următoarei afirmații: λ = 0,693 / T. Din această lege rezultă că, după expirarea unei perioade de timp egale cu timpul de înjumătățire, valoarea cantitativă a izotopului va fi mai mică de două ori. Dacă atomii care au fost formați în decăderea radioactivă (p) vor deveni de aceeași natură, atunci va începe acumularea lor, care va dura până la stabilirea unui echilibru radioactiv între două izotopi: fiica și părintele.
Radioactivitatea și degradarea sunt obiecte de studiu interconectate. Primul (r-nost) devine posibil datorită celui de-al doilea (proces de descompunere).
Conceptul de dezintegrare radioactivă se caracterizeazăele însele, transformarea compoziției sau structurii nucleului instabil atomic. În plus, acest fenomen este spontan. Emisia unei particule elementare (h-tsy) sau a quantum gamma, precum și eliberarea de fragmente nucleare. Nuclidele corespunzătoare acestui proces se numesc radioactive. Cu toate acestea, acest termen se referă, de asemenea, la substanțe ale căror nuclee sunt, de asemenea, clasificate ca fiind radioactive.
Radioactivitatea naturală este descompunerea nucleelor.atomi care apar în mod natural în ordine spontană. Artificiale r-tju numesc același proces pe care l-am menționat mai sus, dar este realizat de către persoana folosind metode artificiale care corespund unor reacții nucleare speciale.
Maternal și copil sunt acele kerneluri caredescompun, și cele care se formează ca produsul final al acestei degradări. Numărul de masă și sarcina structurii copilului sunt descrise în regula de deplasare Soddy.
Fenomenul de radioactivitate include diferitespectrele care depind de tipul de energie. În acest caz, spectrul de particule alfa și y-quarks aparțin unui tip discontinuu (discret) de spectru, iar particulele beta sunt continue.
Astăzi, știm nu numaialfa-gama și divizarea beta, dar a fost de asemenea detectată 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 sunt incluse în secțiunea de dezintegrare beta și sunt considerate ca un fel de aceasta.
Существуют изотопы, которые могут подвергаться simultan două sau mai multe tipuri de descompunere. Un exemplu este bismutul 212, care, cu o probabilitate de 2/3, formează taliu 208 (când se folosește cariile alfa) și 1/3 duce la poloniul 212 (când se folosește descompunerea beta).
Nucleul care s-a format în timpul unei astfel de degradări,uneori poate avea aceleași proprietăți radioactive, iar după un timp va fi distrus. Fenomenul p-decay este mai simplu în absența unui nucleu stabil. Secvența proceselor similare se numește lanț de descompunere, iar nucleotidele care decurg din aceasta se numesc nuclee radioactive. Seria de astfel de elemente, care încep cu uraniu 238 și 235, precum și toriu 232, ajung în cele din urmă la starea de nucleotide stabile, respectiv, de plumb 206 și 207 și 208.
Явление радиоактивности позволяет некоторым ядрам (izobar) cu același număr de masă se transformă unul în altul. Acest lucru este posibil din cauza degradării beta. Fiecare lanț izobaric include de la unu până la trei nuclee stabile de tip beta (nu au capacitatea de a descompune beta, dar pot fi instabile, de exemplu, în raport cu alte tipuri de descompunere p). Restul setului de nuclee din acest lanț este instabil beta. Prin utilizarea β-minus sau a descompunerii β-plus, nucleul poate fi transformat într-o nuclidă cu o formă stabilă β. Dacă astfel de nuclide se află în lanțul izobaric, atunci nucleul poate începe să sufere degradare beta-pozitivă sau negativă. Acest fenomen se numește captura electronică. Un exemplu este descompunerea radionuclidului de potasiu 40 în stările β-stabile vecine de argon 40 și calciu 40.
Radioactivitatea este, în primul rând, degradareizotopi. În prezent, mai mult de patruzeci de izotopi cu radioactivitate și in vivo sunt cunoscuți de oameni. Cantitatea predominantă este situată în rangurile: uraniu-radiu, toriu și anemonă de mare. Toate aceste particule există și se răspândesc în natură. Ele pot fi prezente în roci, apele oceanelor, plantelor și animalelor, etc., și provoacă, de asemenea, fenomenul de radioactivitate naturală.
Pe lângă seria naturală de izotopi r, omul a creat mai mult de o mie de specii artificiale. Metoda de producție se implementează cel mai adesea în reactoare nucleare.
Mulți izotopi r sunt folosiți și folosiți în scopuri medicale, de exemplu, pentru combaterea cancerului. Ele sunt foarte importante în domeniul diagnosticului.
Esența radioactivității este că atomiise poate întoarce spontan de la unul la altul. Mai mult, ele dobândesc o structură mai stabilă sau mai stabilă a nucleului. În timpul transformării, al nouălea nucleu eliberează activ resursele energetice ale atomului, care iau forma particulelor încărcate sau ajung la starea razelor gamma; acestea din urmă, la rândul lor, formează fie radiația corespunzătoare (gama), fie cea electromagnetică.
Știm deja despre existența radioactivizotopi de natură artificială și naturală. Este important să înțelegem că nu există o diferență particulară și / sau fundamentală între ele. Acest lucru se datorează proprietăților nucleelor, care nu pot fi determinate decât în conformitate cu structurarea nucleului și nu depind de căile de creație.
Așa cum am menționat anterior, descoperirea radioactivitățiis-a întâmplat datorită lucrărilor lui Becquerel, care au fost comise în 1896. Acest proces a fost identificat în timpul experimentelor pe uraniu. Mai precis, savantul a încercat să provoace efectul de înnegrire a emulsiei și să supună aerul la ionizare. Madame Curie-Skłodowska a fost prima persoană care a măsurat amploarea intensității radiației U. Și în același timp, un om de știință din Germania, Schmidt, a dezvăluit roriul. Cuplul Curie, după descoperirea radiațiilor invizibile, a numit-o radioactivă. În 1898, au descoperit și poloniul, un alt element p care a fost depus în minereuri de rășină de uraniu. Radioul a fost descoperit de soții Curie și în 1898, dar puțin mai devreme. Lucrarea a fost finalizată cu Bemon.
După descoperirea multor relemente, un număr considerabil de autori au fost dovedite și demonstrate că toate provoacă radiații de trei tipuri, care își schimbă comportamentul într-un câmp magnetic. Unitatea de radioactivitate este becquerel (Bq sau Bq). Rutherford a sugerat apelarea razelor detectate la razele alfa, beta și gamma.
Radiația alfa este o colecție de particule cusarcină pozitivă. Razele beta sunt formate din electroni, particule cu sarcină negativă și masă scăzută. Razele gamma sunt un analog al razelor X și sunt prezentate sub formă de canta electromagnetică.
În 1902, Rutherford și Soddy au fost explicatefenomenul radioactivității prin transformarea arbitrară a unui atom al unui element în altul. Acest proces a respectat legile aleatoriei și a fost însoțit de eliberarea resurselor de energie, care au luat forma razei gamma, beta și alfa.
Radiactivitatea naturală a fost investigată de M.Curie cu Debierne. În 1910, au primit metal - radiu - în forma sa pură și au investigat proprietățile sale. În special, a fost acordată atenție măsurării descompunerii constante. Debierne și Gisel au făcut descoperirea anemonei marine, iar Gan a descoperit atomi precum radiotoriul și mezotoriul. Ionium a fost descris de Boltwood, iar Hahn și Meitner au descoperit protactinium. Fiecare izotop al acestor elemente descoperite are proprietăți radioactive. Pierre Curie și Labord în 1903 au descris degradarea radiului. Ei au arătat că produsele de reacție de 1 gram de Ra eliberează aproximativ o sută patruzeci de kcal într-o oră de degradare. În același an, Ramzai și Soddy au descoperit că o fiolă sigilată cu radiu conținea și heliu într-o formă gazoasă.
Lucrări ale savanților precum Rutherford, Dorn, Debjornși Gisel, ne arată că în lista generală a produselor de descompunere U și Th sunt incluse câteva substanțe în scădere rapidă - gazele. Au propria radioactivitate și le numesc emanați de toriu sau de radiu. Acest lucru este valabil și pentru anemone marine. Aceștia au dovedit că, atunci când este descompus, radiul creează heliu și radon. Legea radioactivității asupra transformării elementelor a fost formulată mai întâi de Soddy, Russell și Faience.
Descoperirea fenomenului pe care îl studiem în acest sensarticol, Becquerel s-a logodit pentru prima dată. El a fost cel care a descoperit fenomenul de descompunere. Deoarece unitățile de radioactivitate se numesc becquerels (Bq). Cu toate acestea, Rutherford a adus una dintre cele mai mari contribuții la dezvoltarea doctrinei r-nost. Și-a concentrat propriile resurse de atenție pe analiza degradării studiate și a fost capabil să stabilească natura acestor transformări, precum și să determine radiațiile care le însoțesc.
Concluziile sale stau la bazapostulația despre prezența radiațiilor alfa, gamma și beta care sunt emise de elemente radioactive naturale și măsurarea radioactivității a făcut posibilă izolarea următoarelor tipuri:
Un alt punct al formării și specificăriiDefiniția radioactivității este descoperirea de către Rutherford a structurilor atomice nucleare. Ceea ce este la fel de important este stabilirea unei relații între o serie de proprietăți ale unui atom și structura nucleului său. Într-adevăr, este „miezul” unei particule care determină structura învelișului de electroni și toate proprietățile de natură chimică. Acest lucru a făcut posibilă descifrarea completă a principiilor și mecanismului prin care se produce transformarea radioactivă.
Prima transformare cu succes a nucleului a fost realizată în1919 de Ernest Rutherford. El a folosit „bombardamentul” nucleului atomului de N cu utilizarea particulelor alfa de poloniu. Consecința a fost emisia de protoni de către azot, urmată de transformarea în nuclee de oxigen - O17.
În 1934, curii au primit radioactivitateizotopii fosforului prin radioactivitate artificială. Aceștia au acționat asupra aluminiului cu particule alfa. Nucleii P30 rezultați au avut unele diferențe față de formele p naturale ale aceluiași element. De exemplu, în timpul decăderii nu au fost emise particule electronice, ci cele pozitronice. Apoi au fost transformate în miezuri stabile de siliciu (Si30). În 1934, s-a realizat descoperirea radioactivității artificiale și fenomenul decăderii pozitronilor.
Una dintre clasele de radioactivitate estecaptură electronică (captură K). În el, electronii sunt capturați direct din cochiliile atomilor. De regulă, coaja K emite o anumită cantitate de neutroni și apoi se transformă într-un nou „nucleu” al atomului cu același număr de masă (A). Cu toate acestea, numărul atomului (Z) devine cu 1 mai mic decât cel al nucleului original.
Procesul de transformare a unui nucleu în cursul unui electroniccaptarea și descompunerea pozitronului este o acțiune analogă una cu cealaltă. Prin urmare, ele pot fi văzute simultan în timp ce observă un set de atomi de același tip. Captura electronică este întotdeauna însoțită de eliberarea de radiații sub formă de raze X. Acest lucru se datorează tranziției unui electron de la un orbital nuclear mai îndepărtat la unul mai apropiat. La rândul său, acest fenomen se explică prin faptul că electronii sunt expulzați din orbite situate mai aproape de nucleu, iar locul lor tinde să umple particule de la niveluri îndepărtate.
Fenomenul tranziției izomerice se bazează pe faptul căemisia de particule alfa și / sau beta duce la excitația unor nuclee, care se află într-o stare de exces de energii. Resursele emise „curg” sub formă de cuantă gamma excitată. O schimbare a stării nucleului în cursul dezintegrării p duce la formarea și eliberarea tuturor celor trei tipuri de particule.
Studiul izotopului de stronțiu 90 este permisdeterminați că acestea emit numai particule β, iar nucleele, de exemplu, sodiul 24, pot emite și cuante gamma. Majoritatea covârșitoare a atomilor sunt foarte puțini într-o stare excitată. Această valoare este atât de scurtă (10-9) și micul lucru că nu poate fi încă măsurat. În consecință, doar un procent mic de nuclee sunt capabile să fie într-o stare de excitație pentru o perioadă relativ lungă de timp (până la luni).
Se numesc nucleele care pot „trăi” atâta timpizomeri. Tranzițiile însoțitoare care sunt observate în timpul transformării dintr-o stare în alta și sunt însoțite de emisia de particule cuantice gamma se numesc izomere. În acest caz, radioactivitatea radiației capătă valori ridicate și care pun viața în pericol. Nucleii care emit numai particule beta și / sau alfa se numesc nuclee pure. Dacă emisia de cuante gamma este observată în nucleu în timpul decăderii sale, atunci se numește emițător gamma. Un emițător pur de acest ultim tip poate fi numit doar nucleul, care suferă multe tranziții izomerice, ceea ce este posibil doar cu existența prelungită într-o stare excitată.
