Alfa va beta nurlanish odatda radioaktiv parchalanish deb ataladi. Bu juda katta tezlikda sodir bo'ladigan yadrodan subatomik zarrachalarning emissiyasi bo'lgan jarayon. Natijada atom yoki uning izotopi bir kimyoviy elementdan ikkinchisiga o'tishi mumkin. Yadrolarning alfa va beta yemirilishi beqaror elementlarga xosdir. Bularga zaryad soni 83 dan va massa soni 209 dan katta boʻlgan barcha atomlar kiradi.
Reaktsiya shartlari
Emirilish, boshqa radioaktiv oʻzgarishlar singari, tabiiy va sunʼiydir. Ikkinchisi yadroga ba'zi begona zarralarning kirib borishi tufayli yuzaga keladi. Atom qancha alfa va beta yemirilishi mumkinligi faqat barqaror holatga qanchalik tez erishilganiga bog'liq.
Tabiiy sharoitda alfa va beta-minus parchalanish sodir boʻladi.
Sun'iy sharoitda neytron, pozitron, proton va boshqa kam uchraydigan parchalanish turlari va yadrolarning o'zgarishi mavjud.
Bu nomlar radioaktiv nurlanishni oʻrgangan Ernest Ruterford tomonidan berilgan.
Barqaror va beqaror oʻrtasidagi farqyadro
Emirilish qobiliyati bevosita atomning holatiga bog'liq. "Barqaror" yoki radioaktiv bo'lmagan yadro deb ataladigan yadro parchalanmaydigan atomlarga xosdir. Nazariy jihatdan, bunday elementlarning barqarorligiga nihoyat ishonch hosil qilish uchun ularni cheksiz kuzatish mumkin. Bu juda uzoq yarimparchalanish davriga ega bo'lgan bunday yadrolarni beqaror yadrolardan ajratish uchun talab qilinadi.
Adashib, bunday "sekin" atomni barqaror atom deb adashish mumkin. Biroq, tellur va aniqrog'i, uning 2,2·1024 yil yarim yemirilish davriga ega bo'lgan 128 izotopi yorqin misol bo'la oladi. Bu holat alohida emas. Lantan-138 ning yarim yemirilish davri 1011 yil. Bu davr mavjud koinotning yoshidan o'ttiz barobar ko'p.
Radiaktiv parchalanishning mohiyati
Bu jarayon tasodifiy sodir bo'ladi. Har bir parchalanadigan radionuklid har bir holat uchun doimiy bo'lgan tezlikka ega bo'ladi. Emirilish tezligi tashqi omillar ta'sirida o'zgarmasdir. Reaksiya katta tortishish kuchi ta'sirida, mutlaq nolga teng bo'lganida, elektr va magnit maydonda, har qanday kimyoviy reaksiya paytida va hokazolarda sodir bo'lishi muhim emas. Jarayonga faqat atom yadrosining ichki qismiga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilish orqali ta'sir qilish mumkin, bu amalda mumkin emas. Reaktsiya o'z-o'zidan sodir bo'ladi va faqat u qaysi atomga va uning ichki holatiga bog'liq.
Radioaktiv parchalanish haqida gap ketganda, ko'pincha "radionuklid" atamasi qo'llaniladi. Bo'lmaganlar uchunAgar u bilan tanish bo'lsangiz, bilishingiz kerakki, bu so'z radioaktiv xususiyatga ega bo'lgan atomlar guruhini, ularning massa soni, atom raqami va energiya holatini bildiradi.
Turli radionuklidlar inson hayotining texnikaviy, ilmiy va boshqa sohalarida qoʻllaniladi. Masalan, tibbiyotda bu elementlar kasalliklarni tashxislashda, dori-darmonlarni, asboblarni va boshqa narsalarni qayta ishlashda qo'llaniladi. Hatto bir qancha terapevtik va prognostik radiodorilar ham mavjud.
Izotopning ta'rifi muhim emas. Bu so'z maxsus turdagi atomlarga ishora qiladi. Ular oddiy element bilan bir xil atom raqamiga ega, ammo massa soni boshqacha. Bu farq protonlar va elektronlar kabi zaryadga ta'sir qilmaydigan, lekin ularning massasini o'zgartiradigan neytronlar sonidan kelib chiqadi. Masalan, oddiy vodorodda ularning soni 3 taga yetadi. Bu izotoplari shunday nom olgan yagona element: deyteriy, tritiy (yagona radioaktiv) va protiy. Boshqa hollarda, nomlar atom massalari va asosiy elementga qarab beriladi.
Alfa parchalanishi
Bu radioaktiv reaksiyaning bir turi. Bu kimyoviy elementlar davriy jadvalining oltinchi va ettinchi davrlaridagi tabiiy elementlar uchun xosdir. Ayniqsa sun'iy yoki transuran elementlari uchun.
Alfa-parchalanishga moyil elementlar
Ushbu parchalanish bilan tavsiflangan metallar soniga vismutdan boshlab kimyoviy elementlarning davriy jadvalidagi oltinchi va ettinchi davrlardagi toriy, uran va boshqa elementlar kiradi. Jarayon og'irlar orasidan izotoplarni ham o'tkazadielementlar.
Reaksiya paytida nima sodir boʻladi?
Alfa-parchalanish boshlanganda, 2 proton va bir juft neytrondan iborat zarrachalar yadrosidan emissiya. Chiqarilgan zarraning o'zi geliy atomining yadrosi bo'lib, massasi 4 birlik va zaryadi +2.
Natijada yangi element paydo boʻladi, u davriy jadvalda asl nusxaning chap tomonida ikkita katakchada joylashgan. Ushbu tartib dastlabki atomning 2 protonni yo'qotganligi va u bilan birga - boshlang'ich zaryad bilan aniqlanadi. Natijada, olingan izotopning massasi dastlabki holatga nisbatan 4 massa birligiga kamayadi.
Misollar
Bu parchalanish jarayonida urandan toriy hosil boʻladi. Toriydan radiy, undan radon chiqadi, u oxir-oqibat poloniyni va nihoyat qo'rg'oshinni beradi. Bu jarayonda bu elementlarning o'zlari emas, balki izotoplari hosil bo'ladi. Shunday qilib, uran-238, toriy-234, radiy-230, radon-236 va boshqalar barqaror element paydo bo'lguncha chiqadi. Bunday reaksiya formulasi quyidagicha:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Tanlangan alfa zarrachaning emissiya momentidagi tezligi 12 dan 20 ming km/sekundgacha. Vakuumda bo'lgan bunday zarra ekvator bo'ylab harakatlanib, 2 soniyada yer sharini aylanib chiqadi.
Beta Decay
Bu zarracha va elektron oʻrtasidagi farq paydo boʻlish joyida. Beta-emirilish atomni o'rab turgan elektron qobiqda emas, balki uning yadrosida sodir bo'ladi. Mavjud radioaktiv o'zgarishlarning eng keng tarqalgani. Buni hozirda mavjud bo'lgan deyarli barchasida kuzatish mumkinkimyoviy elementlar. Bundan kelib chiqadiki, har bir elementda kamida bitta parchalanadigan izotop mavjud. Aksariyat hollarda beta-parchalanish beta-minus parchalanishiga olib keladi.
Reaktsiya oqimi
Bu jarayonda neytronning elektron va protonga oʻz-oʻzidan aylanishi natijasida paydo boʻlgan elektron yadrodan chiqariladi. Bunday holda, kattaroq massa tufayli protonlar yadroda qoladi va beta minus zarracha deb ataladigan elektron atomni tark etadi. Va har bir birlikda protonlar koʻp boʻlgani uchun element yadrosining oʻzi yuqoriga qarab oʻzgaradi va davriy sistemada asl nusxaning oʻng tomonida joylashgan.
Misollar
Beta-ning kaliy-40 bilan parchalanishi uni o'ng tomonda joylashgan k altsiy izotopiga aylantiradi. Radioaktiv k altsiy-47 skandiy-47 ga aylanadi, u barqaror titan-47 ga aylanishi mumkin. Bu beta-parchalanish nimaga o'xshaydi? Formula:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
Beta-zarraning tezligi yorug'lik tezligidan 0,9 marta, ya'ni 270 000 km/sek.
Tabiatda beta-faol nuklidlar unchalik koʻp emas. Ahamiyatlilari juda kam. Masalan, kaliy-40, tabiiy aralashmada atigi 119/10 000 ni tashkil qiladi. Shuningdek, muhim tabiiy beta-minus faol radionuklidlar qatoriga uran va toriyning alfa va beta-parchalanish mahsulotlari kiradi.
Beta-parchalanishning odatiy misoli bor: toriy-234, alfa parchalanishida protaktiniy-234 ga aylanadi, keyin esa xuddi shu tarzda uranga aylanadi, lekin uning boshqa izotopi soni 234. Bu uran-234 yana alfa tufayli. chirishga aylanaditoriy, lekin allaqachon uning boshqa xilma-xilligi. Bu toriy-230 keyinchalik radiy-226 ga aylanadi, u radonga aylanadi. Va xuddi shu ketma-ketlikda, talliygacha, faqat turli xil beta o'tishlari bilan orqaga. Ushbu radioaktiv beta-parchalanish barqaror qo'rg'oshin-206 hosil bo'lishi bilan tugaydi. Bu transformatsiya quyidagi formulaga ega:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-218 -6433433 -262433 Pb-206
Tabiiy va muhim beta-aktiv radionuklidlar K-40 va talliydan urangacha boʻlgan elementlardir.
Beta-plus parchalanishi
Shuningdek, beta plus transformatsiyasi ham mavjud. Bundan tashqari, pozitron beta parchalanishi deyiladi. U yadrodan pozitron deb ataladigan zarrachani chiqaradi. Natijada asl element chap tomondagi raqamga aylanadi.
Misol
Elektron beta parchalanishi sodir bo'lganda, magniy-23 natriyning barqaror izotopiga aylanadi. Radioaktiv evropiy-150 samariy-150 ga aylanadi.
Olingan beta-parchalanish reaktsiyasi beta+ va beta-emissiyalarni yaratishi mumkin. Har ikki holatda ham zarrachaning qochish tezligi yorug'lik tezligidan 0,9 barobar ko'p.
Boshqa radioaktiv parchalanishlar
Formulalari keng ma'lum bo'lgan alfa-parchalanish va beta-parchalanish kabi reaktsiyalarga qo'shimcha ravishda sun'iy radionuklidlarga nisbatan kamroq va xarakterli bo'lgan boshqa jarayonlar ham mavjud.
Neytron parchalanishi. 1 birlikdan iborat neytral zarracha chiqariladiommaviy. Uning davomida bir izotop kichikroq massali boshqasiga aylanadi. Misol tariqasida litiy-9 ning litiy-8 ga, geliy-5 ning geliy-4 ga aylanishini keltirish mumkin.
Yod-127 ning barqaror izotopi gamma nurlari bilan nurlantirilganda u 126-sonli izotopga aylanadi va radioaktivlikka ega boʻladi.
Proton parchalanishi. Bu juda kam uchraydi. Uning davomida zaryadi +1 va 1 birlik massaga ega bo'lgan proton chiqariladi. Atom og'irligi bir qiymatga kamayadi.
Har qanday radioaktiv transformatsiya, xususan, radioaktiv parchalanish gamma-nurlanish koʻrinishidagi energiya chiqishi bilan birga kechadi. Ular buni gamma nurlari deb atashadi. Ba'zi hollarda kamroq energiyali rentgen nurlari kuzatiladi.
Gamma-emirilish. Bu gamma kvantlar oqimi. Bu tibbiyotda qo'llaniladigan rentgen nurlaridan ko'ra qattiqroq elektromagnit nurlanishdir. Natijada gamma kvantlar paydo bo'ladi yoki energiya atom yadrosidan oqib chiqadi. Rentgen nurlari ham elektromagnitdir, lekin atomning elektron qobiqlaridan kelib chiqadi.
Alfa zarralari ishlaydi
Masasi 4 atom birligi va zaryadi +2 boʻlgan alfa zarralari toʻgʻri chiziq boʻylab harakatlanadi. Shuning uchun biz alfa zarralari diapazoni haqida gapirishimiz mumkin.
Yugurishning qiymati dastlabki energiyaga bog'liq va havoda 3 dan 7 (ba'zan 13) sm gacha. Zich muhitda u millimetrning yuzdan bir qismidir. Bunday nurlanish choyshabga kira olmaydiqog'oz va inson terisi.
O'zining massasi va zaryad raqami tufayli alfa zarrasi eng yuqori ionlashtiruvchi kuchga ega va yo'lidagi hamma narsani yo'q qiladi. Shu munosabat bilan, alfa radionuklidlar tanaga ta'sir qilganda odamlar va hayvonlar uchun eng xavfli hisoblanadi.
Beta zarrachalarning kirib borishi
Kichik massa soni, proton, manfiy zaryad va oʻlchamdan 1836 marta kichik boʻlgani uchun beta-nurlanish oʻzi uchib oʻtadigan moddaga kuchsiz taʼsir koʻrsatadi, lekin bundan tashqari, parvoz uzoqroq boʻladi. Shuningdek, zarrachaning yo'li ham to'g'ri emas. Shu munosabat bilan, ular qabul qilingan energiyaga bog'liq bo'lgan kirib borish qobiliyati haqida gapirishadi.
Radioaktiv parchalanish paytida hosil bo'lgan beta zarralarining kirib borish kuchi havoda 2,3 m ga etadi, suyuqliklarda u santimetrda, qattiq jismlarda esa santimetrning fraktsiyalarida hisoblanadi. Inson tanasining to'qimalari nurlanishni 1,2 sm chuqurlikda o'tkazadi. Beta nurlanishidan himoya qilish uchun 10 sm gacha bo'lgan oddiy suv qatlami xizmat qilishi mumkin.10 MeV etarlicha yuqori parchalanish energiyasiga ega bo'lgan zarralar oqimi bunday qatlamlar tomonidan deyarli to'liq so'riladi: havo - 4 m; alyuminiy - 2,2 sm; temir - 7,55 mm; qo'rg'oshin - 5, 2 mm.
Kichik oʻlchamlarini hisobga olgan holda, beta-nurlanish zarralari alfa zarrachalariga nisbatan past ionlash qobiliyatiga ega. Biroq, ular ichkariga kirganda, ular tashqi ta'sirga qaraganda ancha xavflidir.
Neytron va gamma hozirda barcha turdagi nurlanishlar orasida eng yuqori kirib borish qobiliyatiga ega. Bu nurlanishlarning havodagi diapazoni ba'zan o'nlab va yuzlablarga etadimetr, lekin ionlashtiruvchi unumdorligi past.
Gamma nurlarining aksariyat izotoplari energiyasi 1,3 MeV dan oshmaydi. Kamdan kam hollarda 6,7 MeV qiymatlariga erishiladi. Shu munosabat bilan, bunday nurlanishdan himoya qilish uchun po'lat, beton va qo'rg'oshin qatlamlari susaytiruvchi omil uchun ishlatiladi.
Masalan, kob alt gamma-nurlanishini o'n barobar susaytirish uchun qo'rg'oshin ekrani qalinligi taxminan 5 sm, 100 marta zaiflash uchun 9,5 sm, beton ekranlash 33 va 55 sm, suv esa 70 bo'ladi. va 115 sm.
Neytronlarning ionlashtiruvchi samaradorligi ularning energiya samaradorligiga bog'liq.
Har qanday holatda ham radiatsiyadan himoyalanishning eng yaxshi usuli bu manbadan iloji boricha uzoqroq turish va radiatsiya yuqori boʻlgan joyda imkon qadar kamroq vaqt oʻtkazishdir.
Atom yadrolarining boʻlinishi
Atomlar yadrolarining boʻlinishi oʻz-oʻzidan yoki neytronlar taʼsirida yadroning taxminan teng oʻlchamdagi ikki qismga boʻlinishi tushuniladi.
Bu ikki qism kimyoviy elementlar jadvalining asosiy qismidagi elementlarning radioaktiv izotoplariga aylanadi. Misdan lantanidlargacha.
Chiqarish paytida bir nechta qo'shimcha neytronlar chiqib ketadi va gamma kvantlar ko'rinishida ortiqcha energiya mavjud bo'lib, bu radioaktiv parchalanish davridagiga qaraganda ancha katta. Demak, radioaktiv yemirilishning bir aktida bitta gamma kvant, parchalanish aktida esa 8, 10 gamma kvant paydo bo'ladi. Shuningdek, tarqoq bo‘laklar katta kinetik energiyaga ega bo‘lib, ular termal ko‘rsatkichlarga aylanadi.
Chiqarilgan neytronlar, agar ular yaqin joyda joylashgan boʻlsa va neytronlar ularga tegsa, bir juft oʻxshash yadrolarning ajralishini qoʻzgʻatishi mumkin.
Bu shoxlanish ehtimolini oshiradi, atom yadrolarining parchalanishining zanjirli reaktsiyasini tezlashtiradi va katta miqdorda energiya hosil qiladi.
Bunday zanjir reaktsiyasi nazorat ostida bo'lganda, u muayyan maqsadlarda ishlatilishi mumkin. Masalan, isitish yoki elektr energiyasi uchun. Bunday jarayonlar atom elektr stansiyalari va reaktorlarda amalga oshiriladi.
Agar siz reaksiya nazoratini yo'qotsangiz, atom portlashi sodir bo'ladi. Shunga o'xshash narsa yadroviy qurollarda qo'llaniladi.
Tabiiy sharoitda faqat bitta element - uran bor, u 235-raqamli faqat bitta parchalanuvchi izotopga ega. Bu qurol darajasida.
Uran-238 dan oddiy uran atom reaktorida neytronlar ta'sirida ular 239-raqamli yangi izotopni, undan esa sun'iy bo'lgan va tabiiy ravishda yuzaga kelmaydigan plutoniyni hosil qiladi. Bunday holda, hosil bo'lgan plutoniy-239 qurol maqsadlarida ishlatiladi. Atom yadrolarining bo'linish jarayoni barcha atom qurollari va energiyasining mohiyatidir.
Bizning zamonamizda formulasi maktabda oʻrganiladigan alfa-emirilish va beta-emirilish kabi hodisalar keng tarqalgan. Ushbu reaktsiyalar tufayli atom elektr stantsiyalari va yadro fizikasiga asoslangan boshqa ko'plab sanoat tarmoqlari mavjud. Biroq, ushbu elementlarning ko'pchiligining radioaktivligi haqida unutmang. Ular bilan ishlashda maxsus himoya va barcha ehtiyot choralariga rioya qilish talab etiladi. Aks holda, bu holatga olib kelishi mumkintuzatib bo'lmaydigan falokat.
