Радиоактивность и ее виды.

Атомное ядро любого химического элемента состоит из положительно заряженных протонов ( ) и не имеющих электрического заряда нейтронов ( ). Заряд протона по абсолютной величине равен заряду электрона (1,6 10^-19 Кл.). Протон и нейрон являются двумя зарядовыми состояниями ядерной частицы, которая называется нуклоном. Количество протонов в ядре  (заряд ядра) совпадает с атомным номером соответствующего химического элемента. Для всех ядер . Для легких ядер: . Для тяжелых ядер (находящихся в конце периодической системы) .

Массовым числом ядра () называется общее число нуклонов в ядре:

Обозначение ядра:

Ядра с одинаковым зарядом, но с разным массовым числом называются изотопами.

Радиоактивностью называется свойство ядер некоторых элементов спонтанно (т.е. без каких–либо внешних воздействий) распадаться с образованием ядер новых элементов и испусканием особого рода излучения, называемого радиоактивным излучением.

Атомное ядро называется устойчивым (стабильным), если его состав не меняется с течением времени. Нуклоны в стабильном ядре находятся в наинизшем из возможных энергетических состояний. Такие ядра не могут спонтанно испустить нуклон или испытывать радиоактивный распад. Чтобы оторвать нуклон или группу нуклонов от стабильного ядра, необходимо сообщить ему дополнительную энергию. Например, для разделения ядра на какую-либо комбинация нуклонов требуется примерно 19,8 мегаэлектронвольт.

Стабильных ядер с атомным номером в природе нет.

Стабильность ядра определяется отношением числа нейтронов к числу протонов. Если это число равно или больше 1,6 то ядро неустойчиво, т.е. распадается. Число 1,6 называется пределом стабильности.

Радиоактивные явления, происходящие в природе, называют естественной радиоактивностью. Аналогичные процессы, происходящие в искусственно полученных веществах – искусственной радиоактивностью. Оба вида радиоактивности подчиняются одним и тем же законам.

Радиоактивное излучение невидимо, но обнаруживается действием на фотопленку, возбуждением люминесценции, ионизацией вещества. Радиоактивный распад сопровождается выделением теплоты.

Основной характеристикой радиоактивного излучения является кинетическая энергия, которую имеют частицы излучения. Распределение частиц в зависимости от их энергии называется спектром радиоактивного излучения.

Радиоактивность сопровождается испусканием определенных частиц: - излучений, антинейтрино и электромагнитного - излучения.

Виды радиоактивности

1. - излучение (распад) несет положительный заряд, равный по абсолютному значению удвоенному заряду электрона и представляет собой поток ядер гелия:

– массовое число

– число протонов

– число нейтронов

Начальная скорость - частицы имеет порядок (1,5 – 2)×10⁹ см/с.Основная масса - частиц, испускаемых ядрами данного вещества, лежит в пределах от 4 до 9 мегаэлектронвольт. - излучение данного вещества имеет спектр, состоящий из одной линии. При - распаде излучается - фотон с энергией 0,188 мегаэлектронвольт.

 

2. излучение (распад). - частицы являются потоком быстрых электронов или позитронов: и излучение. Начальная скорость частиц (1 – 2)×10¹⁰ см /сек. Представим схемы и распада:

где - антинейтрино

- нейтрино

излучение одного и того же вещества содержит частицы с различной энергией в пределах от самой малой (сотые доли мегаэлектронвольт) до максимальной (1–2 мэгаэлектронвольт), и поэтому спектр  излучения сплошной.

 

3. -излучение – это поток фотонов с длиной волны менее 0,1 миллимикрона. Скорость -излучения равна скорости света. - излучение данного вещества может состоять из фотонов различной энергии и поэтому его спектр линейчатый. Энергия - фотонов у различных веществ может быть 0,2 – 3 мегаэлектроновольт.

При испускании - фотона изменяется внутренняя энергия ядра, а порядковый номер и атомная масса остаются неизменными.