РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЯДЕР

Радиоактивные превращения ядер

МитькинаНина Николаевна

Защитанаселения и промышленных объектов вчрезвычайных ситуациях. – зачет.

Лекция1

Чрезвычайнаяситуация – внешне неожиданная внезапновозникшая обстановка, котораяхарактеризуется резким нарушениемусловий жизни обитания, крупнымэкономическим, экологическим и социальнымущербом.

Чрезвычайныеситуации подразделяются на:

1. Техногенные катастрофы, обусловлены внезапным выходом из строя оборудования во время его эксплуатации. Приводят к нарушению производственного процесса и могут сопровождаться пожарами, взрывами, радиоактивным, химическим, биологическим загрязнением природной среды. Могут приводить к массовым поражениям людей, и их гибели.

Наиболеераспространенными причинами техногенныхЧС являются нарушение технологическогопроцесса и нарушение ТБ.

1. Антропогенные катастрофы. Явления, возникающие в результате качественного изменения биосферы, порождаемые действиями человека.

2. Экологические катастрофы – деградация окружающей среды, вследствие расширения хозяйственной деятельности человека.

3. Социально-политические конфликты – войны между государствами, межнациональные конфликты. Применяется оружие массового поражения.

4. Стихийные бедствия – ЧС, вызванные явлениями природы.

§1.1 Виды радиоактивных (ионизирующих) излучений

Радиоактивность– испускание веществами невидимогоизлучения сложного состава.

Еслирадиоактивное излучение поместить вмагнитное поле, то появится 3 видаизлучения (альфа, бета, гамма).

ВсеРА излучения можно разделить на 2 видапо происхождению:

-корпускулярное излучение (альфа, бета,протонное, нейтронное излучение)

-фотонное излучение (гамма, рентгеновскоеизлучение [X-Rays]– ЭМ поле распространяемое в виде волн)

­

h- постоянная Планка Дж*с

–частотаэм/волны

§1.2 Состав и основные характеристики ядер

Атом– ядро и оболочка.

Размерыатома

Nucleous– греч. Ядро.

Нуклиды= нуклоны (протоны, нейтроны)

Общееобозначение ядра атома:

z-зарядовое число = Np

qя= Zя

А– массовое число

А= Np+Nn;

Nn=A-Z

Изотопыводорода

1p 1p+1n 1p+2n

Изотопы– атомы, ядра которых содержат одинаковоечисло протонов и разное число нейтронов.

§1.3 Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи ядра

Ядерныесилы – дефект массы и энергии связиядра.

Ядерныесилы на 2 порядка превосходят силыкулоновского отталкивания.

Свойстваядерных сил:

1. Короткого действия (1-2 * 10-15)

2. Заряды независимы

3. Зависимость от ориентации спинов

4. Свойство насыщения

Каждыйнуклон взаимодействует с ограниченнымчислом нуклонов.

Дефектмассы ∆m

,

Энергиясвязи – энергия, которую нужно сообщитьядру, чтобы разделить его на нуклоны.

Удельнаяэнергия связи – энергия связи, приходящаясяна 1 нуклон.

§1.2 Радионуклиды. Ра распад. Виды ра распада

Всеизвестные ядра подразделяются настабильные и нестабильные.

Стабильныеядра – для которых спонтанный распадэнергетически невозможен.

Нестабильные(радиоактивные) ядра – испытывают РАраспад.

Радиоактивныйраспад – самопроизвольное превращениеядра одного химического элемента (ХЭ)в ядро другого ХЭ с испусканием альфа,бета- частиц или нейтронов.

3вида РА распада:

-альфа распад

-бета распад

-спонтанное деление (маловероятныйпроцесс)

§1.5 Альфа и бета- распады

Альфараспад – самопроизвольное испусканиеядром альфа-частиц.

ПриРА распаде выполняется следующие законысохранения: энергии, импульса, заряда,массы.

Материнское α дочернее

Характернодля химических элементов с Z>82,A>200

2МэВ< Eα< 9МэВ

Альфа-частицыимеют вполне определенную энергию.Спектр альфа-излучения линейчатый.

Бета-распад.

β– электроны ()+ позитроны ()

3вида:

антинейтрино

Лекция2

Вядре

Электронныйбета-распад, происходит потому, что одиниз нейтронов ядра превращается в протон,электрон и анти-нейтрино.

Вядре

Всеестественные радионуклиды и большинствоискусственных РН испытывают электронныйбета-распад. Позитронный распад характерендля немногих частиц.

Ядрозахватывает электрон из своей электроннойоболочки.

Вядре

Спектрбета-излучения сплошной. Энергиябета-частиц изменяется от 0 до Emax.Поскольку при распаде выделяется 2частицы и распределение энергии междуними происходит случайным образом.

Eср– энергия большинства электронов прираспаде.

Источник: https://StudFiles.net/preview/4294697/

Ядро атома и радиоактивные превращения

Макеты страниц

Рассмотрев электронную структуру атома, приведем теперь некоторые сведения о строении и свойствах ядра атома. Наряду с химическими реакциями, в которых принимают участие только электроны, существуют различные превращения, в которых изменению подвергаются ядра атомов (ядерные реакции).

Согласно современным представлениям, химическим элементом называют вид атомов, характеризующихся одним и тем, же зарядом ядра.

Атомы одного и того же элемента, имеющие разную массу (массовое число), называют изотопами. Обычно изотопы различных элементов не имеют специальных названий.

Единственным исключением является водород, изотопы которого имеют специальные химические символы и названия: — протий, — дейтерий, — тритий.

Рис. 2.3. Схема заполнения электронами энергетических уровней и подуровней

Это связано с тем, что относительное отличие масс изотопов для водорода является максимальным среди всех химических элементов.

Устойчивые и неустойчивые изотопы. Все изотопы подразделяются на стабильные и радиоактивные. Стабильные изотопы не подвергаются радиоактивному распаду, поэтому они и сохраняются в природных условиях.

Из всех элементов наибольшее число стабильных изотопов имеет олово (10 изотопов).

В редких случаях, например у алюминия, в природе встречается только один стабильный изотоп, а остальные изотопы неустойчивы.

Радиоактивные изотопы подразделяются, в свою очередь, на естественные и искусственные — и те и другие самопроизвольно распадаются, испуская при этом или -частицы до тех пор, пока не образуется стабильный изотоп. Химические свойства всех изотопов в основном одинаковы. Эти свойства определяются, главным образом, зарядом ядра, а не его массой.

Виды радиоактивного распада

Существует три основных вида самопроизвольных ядерных превращений.

1. -распад. Ядро испускает -частицу, которая представляет собой ядро атома гелия и состоит из двух протонов и двух нейтронов. При -распаде массовое число изотопа уменьшается на 4, а заряд ядра — на 2, например

2. -распад. В неустойчивом ядре нейтрон превращается в протон, при этом ядро испускает электрон (-частицу) и антинейтрино:

При -распаде массовое число изотопа не изменяется, поскольку общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1, например

3. -распад. Возбужденное ядро испускает электромагнитное излучение с очень малой длиной волны и очень высокой частотой (у-излучение), при этом энергия ядра уменьшается, массовое число и заряд ядра остаются неизменными.

Скорость радиоактивного распада

Нужно подчеркнуть, что скорости распада радиоактивных элементов сильно отличаются от одного элемента к другому и не зависят от внешних условий, таких, например, как температура (в этом состоит важное отличие ядерных реакций от обычных химических превращений).

Каждый радиоактивный элемент характеризуется периодом полураспада т.е. временем, за которое самопроизвольно распадается половина атомов исходного вещества. Для разных элементов период полураспада имеет сильно отличающиеся значения. Так, для урана период полураспада лет.

Для разных элементов период полураспада может изменяться от миллионных долей секунды до миллиардов лет.

На примере естественного распада урана покажем превращения, которые через промежуточные радиоактивные элементы приводят к устойчивому элементу — свинцу (рис. 2.4). Схема на рис. 2.4 хорошо иллюстрирует различие в периодах полураспада Для различных элементов (периоды полураспада даны внизу под стрелкой, частицы, испускаемые радиоактивными элементами, — над стрелкой).

Математическое уравнение, описывающее закон радиоактивного распада, связывает значение массы радиоактивного изотопа в момент времени t с начальной массой

Заканчивая обсуждение естественной радиоактивности, отметим, что, кроме приведенного на рис. 2.

4 естественного ряда радиоактивных элементов (так называемого ряда урана), известны еще два других естественных ряда — это ряд актиния, начинающийся с и заканчивающийся и ряд тория, начинающийся с и заканчивающийся . Существует еще и четвертый ряд радиоактивных изотопов, этот ряд получен искусственно.

Рис. 2.4. Схема распада урана-238

Искусственные превращения

Первая искусственная ядерная реакция была осуществлена Резерфордом путем бомбардировки атомов азота -частицами

В настоящее время, чтобы осуществить искусственные превращения, чаще используют протоны или нейтроны, например:

Надо помнить, что в ядерных реакциях (в случае естественного или искусственного превращения элементов) сумма атомных масс (сумма индексов слева вверху) реагентов и продуктов всегда одинакова. То же самое относится и к зарядам ядер (индексы слева внизу, которые часто опускаются).

Особую важность представлял синтез неизвестных ранее элементов: технеция, франция, астата и др., а также всех трансурановых элементов (элементов, порядковый номер которых превышает 92). В настоящее время получено 17 трансурановых элементов (от до включительно).

Периодический закон и периодическая таблица Д.И. Мевделеева

Открытие периодического закона и разработка периодической системы химических элементов Д.И. Менделеевым явились вершиной развития химии в XIX в. Обширная сумма знаний о свойствах 63 элементов, известных к тому времени, была приведена в стройный порядок.

Попытки классифицировать химические элементы имели место и до Менделеева. Некоторые предшественники Менделеева, замечая сходство некоторых элементов, объединяли их в отдельные группы. Но во всех этих работах не были найдены причины замеченных изменений свойств.

Менделеев считал, что основной характеристикой элементов являются их атомные веса, и в 1869 г. впервые сформулировал периодический закон:

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.

Мы не будем подробно останавливаться на рассмотрении периодического закона и периодической таблицы в трактовке Менделеева.

Несмотря на всю огромную значимость такого открытия, периодический закон и система Менделеева представляли лишь гениальное эмпирическое обобщение фактов, а их физический смысл долгое время оставался непонятным.

Причина этого заключалась в том, что в XIX в., как мы знаем, совершенно отсутствовали какие-либо представления о сложности строения атома.

Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера).

Периодическая таблица и электронные конфигурации атомов

Из рассмотрения электронных конфигураций атомов можно наглядно проследить периодичность свойств элементов, открытую впервые Д. И. Менделеевым.

Число электронов, находящихся на внешнем уровне в атомах элементов, располагающихся в порядке увеличения порядкового номера, периодически повторяется. Периодическое изменение свойств элементов с увеличением порядкового номера объясняется периодическим изменением строения их атомов, а именно числом электронов на их внешних энергетических уровнях.

По числу энергетических уровней в электронной оболочке атома элементы делятся на семь периодов. Первый период состоит из атомов, в которых электронная оболочка состоит из одного энергетического уровня, во втором периоде — из двух, в третьем — из трех, в четвертом — из четырех и т.д.

Каждый новый период начинается тогда, когда начинает заполняться новый энергетический уровень.

В периодической системе каждый период начинается элементами, атомы которых на внешнем уровне имеют один электрон, — атомами щелочных металлов — и заканчивается элементами, атомы которых на внешнем уровне имеют 2 (в первом периоде) или 8 электронов (во всех последующих) — атомами благородных газов.

Далее мы видим, что внешние электронные оболочки сходны у атомов элементов и т.д.

Именно поэтому каждая из вышеприведенных групп элементов оказывается в определенной главной подгруппе периодической таблицы: Li, Na, K, Rb, Cs в I группе, F, Cl, Br, — в VII и т.д. Именно вследствие сходства строения электронных оболочек атомов, сходны их физические и химические свойства.

Число главных подгрупп определяется максимальным числом элементов на энергетическом уровне и равно 8. Число переходных элементов (элементов побочных подгрупп) определяется максимальным числом электронов на (-подуровне и равно 10 в каждом из больших периодов.

Поскольку в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева одна из побочных подгрупп содержит сразу три переходных элемента, близких по химическим свойствам (так называемые триады Fe-Co-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt), то число побочных подгрупп, так же как и главных, равно 8.

Таким образом, строгая периодичность расположения элементов в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева полностью объясняется последовательным характером заполнения энергетических уровней.

Рекомендуемая литература: [Кузьменко, 1977, гл. 2], [Третьяков, § 7—9], [Фримантл, т. 1, стр. 11-80], [Хомченко, 1993, гл. 2].

Источник: http://edu.sernam.ru/book_chem.php?id=7

Радиоактивные превращения атомных ядер: история открытия, основные типы превращений

Открытие строения атомного ядра явилось одним из самых важных этапов в развитии современного физического знания. Ученые пришли к правильным выводам относительно структуры мельчайших частиц не сразу. И еще намного позднее были открыты другие закономерности – например, законы движения микрочастиц, а также особенности превращения атомных ядер, которые происходят при радиоактивном распаде.

Опыты Резерфорда

Впервые радиоактивные превращения атомных ядер изучались английским исследователем Резерфордом. Уже тогда было понятно, что основная масса атома приходится на его ядро, так как электроны во много сотен раз легче, чем нуклоны.

Для того чтобы исследовать положительный заряд внутри ядра, в 1906 году Резерфорд предложил исследовать атом при помощи зондирования альфа-частицами. Такие частицы возникали при распаде радия, а также некоторых других веществ.

В ходе своих опытов Резерфорд получил представление о строении атома, которому было дано название «планетарной модели».

Первые наблюдения радиоактивности

Еще в 1985 году английский исследователь У. Рамзай, который известен своим открытием газа аргона, сделал интересное открытие. В минерале под названием клевеит он обнаружил газ гелий. Впоследствии большое количество гелия было найдено также и в других минералах, но лишь в тех, в состав которых входят торий и уран.

Исследователю это казалось очень странным: откуда мог взяться в минералах газ? Но когда Резерфорд начал изучать природу радиоактивности, то оказалось, что гелий представляет собой продукт радиоактивного распада. Одни химические элементы «порождают» другие, с совершенно новыми свойствами. И этот факт противоречил всему предыдущему опыту химиков того времени.

Наблюдение Фредерика Содди

Вместе с Резерфордом в исследованиях принимал непосредственное участие ученый Фредерик Содди. Он был химиком, и потому вся его работа проводилась в отношении отождествления химических элементов согласно их свойствам.

На самом деле радиоактивные превращения атомных ядер впервые были замечены Содди. Он сумел выяснить, что представляют собой альфа-частицы, которыми пользовался в своих опытах Резерфорд.

Произведя измерения, ученые выяснили, что масса одной альфа-частицы составляет 4 атомных единицы массы. Накопив определенное количество таких альфа-частиц, исследователи обнаружили, что они превратились в новое вещество – гелий.

Свойства этого газа были хорошо известны Содди. Поэтому он утверждал, что альфа-частицы сумели захватить электроны извне и превратиться в нейтральные атомы гелия.

Последующие исследования были направлены на выявление особенностей атомного ядра. Ученые поняли, что все преобразования происходят не с электронами или электронной оболочкой, а непосредственно с самими ядрами.

Именно радиоактивные превращения атомных ядер способствовали преобразованию одних веществ в другие. Тогда еще особенности этих превращений ученым были неизвестны.

Впервые такую цепочку метаморфоз ученым удалось проследить в процессе превращения радия в радон. Реакции, в результате которых происходили такие превращения, сопровождавшиеся особым излучением, исследователи назвали ядерными. Убедившись, что все эти процессы протекают именно внутри ядра атома, ученые начали исследовать и другие вещества, не только радий.

Открытые виды излучений

Основная дисциплина, которая может потребовать ответов на подобные вопросы – это физика (9 класс). Радиоактивные превращения атомных ядер входят в ее курс. Проводя опыты над проникающей способностью уранового излучения, Резерфорд открыл два вида излучений, или радиоактивных превращений.

Менее проникающий тип был назван альфа-излучением. Позднее было исследовано и бета-излучение. Гамма-излучение впервые было изучено Полем Виллардом в 1900 году. Ученые показали, что явление радиоактивности связано с распадом атомных ядер.

Таким образом, по господствующим до тех времен представлениям об атоме как о неделимой частице был нанесен сокрушительный удар.

Радиоактивные превращения атомных ядер: основные типы

Сейчас считается, что во время радиоактивного распада происходит три вида превращений: альфа-распад, бета-распад, электронный захват, иначе называемый К-захватом. При альфа-распаде происходит испускание из ядра альфа-частицы, которая является ядром атома гелия.

Само радиоактивное ядро при этом превращается в такое, которое обладает меньшим электрическим зарядом. Альфа-распад свойственен веществам, занимающим последние места в таблице Менделеева. Бета-распад также входит в радиоактивные превращения атомных ядер.

Состав атомного ядра при этом типе также меняется: оно теряет нейтрино или антинейтрино, а также электроны и позитроны.

Этот тип распада сопровождается коротковолновым электромагнитным излучением. При электронном захвате ядро атома поглощает один из ближайших электронов. При этом ядро бериллия может превратиться в ядро лития.

Этот тип был обнаружен в 1938 году физиком из Америки по фамилии Альварес, который также изучал радиоактивные превращения атомных ядер.

Фото, на которых исследователи пытались запечатлеть такие процессы, содержат изображения, похожие на размытое облако, в силу малых величин исследуемых частиц.

Источник: https://FB.ru/article/304604/radioaktivnyie-prevrascheniya-atomnyih-yader-istoriya-otkryitiya-osnovnyie-tipyi-prevrascheniy

Радиоактивные превращения атомных ядер

Ал­хи­ми­ки Сред­не­ве­ко­вья в свое время меч­та­ли о фи­ло­соф­ском камне, ко­то­рый бы чу­дес­ным об­ра­зом пре­вра­щал все тела в зо­ло­то. Мно­гие зна­ко­мы с тем фак­том, что в нед­рах да­ле­ких звезд про­ис­хо­дят пре­вра­ще­ния одних хи­ми­че­ских эле­мен­тов в дру­гие вслед­ствие про­те­ка­ния в них ядер­ных ре­ак­ций.

Кроме того, наука до­ста­точ­но давно дошла до тех­но­ло­гий ис­поль­зо­ва­ния энер­гии ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да и пре­вра­ще­ния одних эле­мен­тов в дру­гие в ре­ак­ци­ях, ко­то­рые про­те­ка­ют в ядер­ных ре­ак­то­рах.

Су­ще­ству­ют даже сме­лые про­ек­ты ис­поль­зо­ва­ния тех­но­ло­гий ядер­ной энер­ге­ти­ки чуть ли не в бы­то­вых усло­ви­ях.

 Что же из себя представляют радиоактивные превращения атомных ядер

В 1902–1903 годах Эр­нест Ре­зер­форд и Фре­де­рик Содди сде­ла­ли пред­по­ло­же­ние, что ра­дио­ак­тив­ность эле­мен­тов свя­за­на с пре­вра­ще­ни­я­ми их ато­мов в атомы дру­гих эле­мен­тов. Рас­че­ты по­ка­за­ли, что неко­то­рые ра­дио­ак­тив­ные эле­мен­ты могут из­лу­чать энер­гию в те­че­ние мно­гих ты­ся­че­ле­тий, при этом особо не ме­ня­ясь.

В 1903 году Пьер Кюри сде­лал вы­чис­ле­ния, ре­зуль­та­та­ми ко­то­рых стало, что 1 грамм радия за 1 час может вы­де­лить 582 Дж энер­гии.

Воз­ник во­прос, от­ку­да же бе­рет­ся энер­гия, на по­яв­ле­ние ко­то­рой не ока­зы­ва­ют вли­я­ние ни­ка­кие из из­вест­ных воз­дей­ствий.

Из этого сде­ла­ли вывод, что из­ме­не­ния пре­тер­пе­ва­ют сами атомы ве­ще­ства.

Когда в 1911 году Ре­зер­форд пред­ло­жил свою пла­не­тар­ную мо­дель атома (рис. 1), уче­ные сде­ла­ли пред­по­ло­же­ние, что имен­но ядро из­ме­ня­ет свою струк­ту­ру при ра­дио­ак­тив­ных пре­вра­ще­ни­ях.

Рис. 1. Пла­не­тар­ная мо­дель атома

Воз­мож­ность из­ме­не­ния элек­трон­ной обо­лоч­ки уче­ные при этом от­кло­ни­ли сразу. Так как в таком слу­чае об­ра­зо­вы­вал­ся ион, а не атом но­во­го ве­ще­ства с ка­ки­ми-то но­вы­ми свой­ства­ми.

Таким об­ра­зом, было вы­дви­ну­то пред­по­ло­же­ние: в ре­зуль­та­те атом­но­го пре­вра­ще­ния об­ра­зу­ет­ся ве­ще­ство но­во­го вида, ко­то­рое пол­но­стью от­ли­ча­ет­ся по своим фи­зи­че­ским и хи­ми­че­ским свой­ствам:

Что ка­са­ет­ся прак­ти­че­ско­го до­ка­за­тель­ства вы­ше­ска­зан­ных пред­по­ло­же­ний, то в 1903 году Ре­зер­форд и Содди в ходе про­ве­де­ния экс­пе­ри­мен­тов об­на­ру­жи­ли, что ра­дио­ак­тив­ный эле­мент радий в про­цес­се α -рас­па­да (т. е. вы­ле­та α-ча­стиц) пре­вра­ща­ет­ся в инерт­ный газ радон (рис. 2). При­чем два этих ве­ще­ства су­ще­ствен­но от­ли­ча­лись по своим фи­зи­че­ским и хи­ми­че­ским свой­ствам.

Рис. 2. α-рас­пад радия

Во-пер­вых, радий при нор­маль­ных усло­ви­ях яв­ля­ет­ся твер­дым ме­тал­лом, а радон – газом.

Во-вто­рых, массы ядер этих эле­мен­тов и их за­ря­ды раз­лич­ны.

Про­ве­де­ние серий экс­пе­ри­мен­тов с дру­ги­ми ра­дио­ак­тив­ны­ми пре­па­ра­та­ми по­ка­за­ло, что пре­вра­ще­ние одних эле­мен­тов в дру­гие может про­ис­хо­дить не толь­ко вслед­ствие – рас­па­да, но и вслед­ствие β-рас­па­да (при вы­ле­те -ча­стиц).

 Реакция распада радия

Где:    

 – ядро атома радия

 – ядро атома ра­до­на

 – -ча­сти­ца( ядро атома гелия)

Ука­зан­ная ре­ак­ция яв­ля­ет­ся при­ме­ром ядер­ной ре­ак­ции.

Ре­ак­ция, в ре­зуль­та­те ко­то­рой об­ра­зу­ют­ся новые эле­мен­ты, на­зы­ва­ет­ся ядер­ной ре­ак­ци­ей.

Обо­зна­че­ние ин­дек­сов эле­мен­тов (рис. 3)

A – мас­со­вое число эле­мен­та

Z – за­ря­до­вое число ядра эле­мен­та

Х – обо­зна­че­ние эле­мен­та из таб­ли­цы Мен­де­ле­е­ва

Рис. 3. Обо­зна­че­ние эле­мен­та

Мас­со­вое число (нук­лон­ное число А) ядра атома дан­но­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та с точ­но­стью до целых чисел равно числу атом­ных еди­ниц массы, со­дер­жа­щих­ся в массе этого ядра.

1 а.е.м =  m(C)

За­ря­до­вое число (про­тон­ное число Z) ядра атома дан­но­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та равно числу эле­мен­тар­ных элек­три­че­ских за­ря­дов, со­дер­жа­щих­ся в за­ря­де этого ядра.

В ука­зан­ной ядер­ной ре­ак­ции  вы­пол­нен закон со­хра­не­ния мас­со­во­го числа и за­ря­да. Это же верно и для всех ядер­ных ре­ак­ций.

 Правило составления ядерных реакций

В ядер­ных ре­ак­ци­ях сумма верх­них ин­дек­сов эле­мен­тов, всту­па­ю­щих в ре­ак­цию, и ее про­дук­тов оди­на­ко­ва. То же самое верно и для ниж­них ин­дек­сов:

                    226=222+4                 88=86+2

В за­ви­си­мо­сти от того, какие ча­сти­цы вы­де­ля­ют­ся в про­цес­се ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да, от­ли­ча­ют α-рас­пад, β-рас­пад и дру­гие виды рас­па­дов (рис. 4).

Рис. 4. Виды рас­па­дов

Уста­нов­ле­но, что за­ко­ны ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да под­чи­ня­ют­ся пра­ви­лам сме­ще­ния, ко­то­рый впер­вые сфор­му­ли­ро­вал Фре­де­рик Содди.

 Составление реакций распада по правилам смещения

По­смот­рим на при­ме­не­ние пра­вил сме­ще­ния при α/β-рас­па­де на при­ме­ре сле­ду­ю­щей за­да­чи.

Ра­дио­ак­тив­ный атом тория  пре­вра­тил­ся в атом вис­му­та . Сколь­ко про­изо­шло ра­дио­ак­тив­ных α- и β-рас­па­дов в ходе этого пре­вра­ще­ния?

Ре­ше­ние: за­пи­шем од­но­вре­мен­но пра­ви­ла сме­ще­ния для α- и β-рас­па­дов.

Пред­по­ло­жим, α-рас­па­дов про­изо­шло n, а β-рас­па­дов – m, т. е. вы­ле­те­ло n ядер гелия и m быст­рых элек­тро­нов:

Учи­ты­вая закон со­хра­не­ния верх­них и ниж­них ин­дек­сов, можем за­пи­сать си­сте­му урав­не­ний:

Ответ: про­изо­шло 5α-рас­па­дов и 3 β-рас­па­да.

 Правила смещения

1. Во время α-рас­па­да нук­лон­ное число ядра атома умень­ша­ет­ся на 4, а про­тон­ное – на 2. В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся ядро эле­мен­та, номер ко­то­ро­го в пе­ри­о­ди­че­ской таб­ли­це на 2 еди­ни­цы мень­ше, чем по­ряд­ко­вый номер ис­ход­но­го эле­мен­та:

При­мер: ре­ак­ция α-рас­па­да ра­до­на, в ре­зуль­та­те ко­то­рой об­ра­зу­ет­ся по­ло­ний, вы­гля­дит сле­ду­ю­щим об­ра­зом (рис. 5).

Рис. 5. Ре­ак­ция α-рас­па­да ра­до­на

2. Во время β-рас­па­да нук­лон­ное число ядра атома оста­ет­ся неиз­мен­ным, а про­тон­ное уве­ли­чи­ва­ет­ся на 1. В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся ядро эле­мен­та, по­ряд­ко­вый номер ко­то­ро­го в пе­ри­о­ди­че­ской таб­ли­це на 1 боль­ше, чем по­ряд­ко­вый номер ис­ход­но­го эле­мен­та:

Рис. 6. Ре­ак­ция β-рас­па­да тория

Об­ра­тим вни­ма­ние, что мас­со­вое число элек­тро­на, ко­то­рое равно в ре­ак­ции нулю, не озна­ча­ет, что он не имеет массы. Про­сто масса элек­тро­на на­столь­ко мала по срав­не­нию с одной атом­ной еди­ни­цей массы, что ей можно пре­не­бречь в за­пи­сях ядер­ных ре­ак­ций.

Источник: https://100ballov.kz/mod/page/view.php?id=2622