9.4 Радіоактивність. Ядерні перетворення. Правило зміщення

Радіоактивністю називається процес перетворення одних атомних ядер у інші , яке супроводжується випромінюванням певних елементарних частинок. До радіоактивних процесів відносяться:

.+2

а - розпад, випромінюються іони гелію Не В-розпад;

(а - частинки);у - розпад, випромінюються у - кванти, електромагнітне випроміню­вання з малою довжиною хвилі (10~10 -И0"13 м);

Протонна радіоактивність, випромінюються протони, іони атомів водню Н*;

Реакції поділу важких ядер.

Ці процеси можуть протікати як самовільно (природна радіо­активність), так і викликатись штучно (штучна радіоактивність).

Розглянемо приклади деяких радіоактивних перетворень, о - розпад протікає по схемі (X, У - символи вихідного і кінцевого елементів відповідно):

х£->у£^+не2, (9.9)

наприклад, и2^8 —> ТЬ^4 + Не4 , Уран перетворився у

торій.

Атом, що утворюється, може знаходитись у збудженому стані. Тоді переходячи в нормальний стан, цей атом може випромінювати рентгенівські промені (у - випромінювання). Крім того а - частинка має значну кінетичну енергію. В - розпад. Існують три різновидності р - розпаду:

- електронний розпад, коли ядро випромінює електрон:

*2 ^£і+е-і+7, (9-Ю)

наприклад, Тп^4 -^Ра2^4 + е°г +у,

торій перетворився в протактиній і електрон. Але тут виникає ще одна частинка v -нейтрино, або v - антинейтрино з половинним спіном, нульовим зарядом, і масою, набагато меншою від маси електрона. Са­ме вони забезпечують виконання закону збереження моменту імпуль­су. Дійсно, так як спін ядра дорівнює 0,5, а спін електрона ±0,5, то за­гальний спін частинок, які виникають при такому перетворенні, може бути або 0, або 1, що відрізняється від спіна вихідного атома (0,5). Нейтрино і антинейтрино були експериментально виявлені у 1956 ро­ці.

- В+ - розпад, або позитронний розпад. У цьому випадку із ядра вилі­тає позитрон - частинка, яка має заряд +е і масу електрона.

Х^-^+е^+у, (9.11)

наприклад, Ы^3 —* С1$ + Є+! + V  азот перетворюється у

вуглець.

- електронний захват полягає в поглинанні (захопленні) ядром елек­трона першої електронної орбіти (К-орбіти), тому що вона найближча до ядра. Значно рідше захоплюються електрони з більш віддалених орбіт: другої Ь, або третьої М - орбіт. В результаті такого захвату один із протонів перетворюється в нейтрон, випромінюючи нейтрино

х£+е°!(9.12)

наприклад, К4д! +     —> Аг* + V калій перетворюється в

аргон. Після такого захвату звільнене місце займають електрони із більш віддалених від ядра орбіт, що супроводжується рентгенівським випромінюванням.

При протонній радіоактивності випромінюються один або декілька протонів

Узагальнюючи вище розглянуті процеси радіоактивності, мо­жна відмітити, що завжди виконується закон збереження заряду і ма­сових чисел і сформулювати правило зміщення: при а - розпаді маса ядра зменшується на 4 а.о.м., а заряд на 2, і таким чином елемент змі­щується на 2 клітинки до початку таблиці Менделєєва. При р - розпа­ді маса ядра не змінюється, а заряд збільшується на 1, і елемент змі­щується на 1 клітинку до кінця таблиці Менделєєва, а при р+ - розпаді на 1 клітинку до її початку.