Радиоактивно пропадање је спонтани процес кроз који је нестабилан атомско језгро пробија на мање, стабилније фрагменте. Да ли сте се икад запитали зашто нека језгра пропадају, док друга не?
У основи је ствар термодинамике. Сваки атом тежи да буде што стабилнији. У случају радиоактивног распада нестабилност настаје када постоји неравнотежа у броју протони и неутрони у атомском језгру. У основи, превише је енергије у језгру да би се сва нуклеона држала заједно. Статус електрони једног атома није важно за распад, мада и они имају свој начин проналажења стабилности. Ако је језгро једног атома нестабилно, на крају ће се распасти и изгубити бар неке честице које га чине нестабилним. Изворно језгро се назива родитељ, док настало језгро или језгра називају кћерка или ћерка. Кћери су још увек бити радиоактиван, на крају се разбију на више делова или могу бити стабилни.
Три врсте радиоактивног распада
Постоје три облика радиоактивног распада: који од ових атомског језгра подлеже зависи од природе унутрашње нестабилности. Неки изотопи могу пропадати на више пута.
При распадању алфе, језгро избацује алфа честицу, која је у основи језгро хелија (две протона и два неутрона), смањујући атомски број родитеља за два и масни број за четири.
У бета распадању, ток електрона, који се назива бета честице, избацује се из родитеља, а неутрон у језгру се претвара у протон. Масени број новог језгра је исти, али атомски број се повећава за један.
При распадању гама, атомско језгро ослобађа сувишну енергију у облику високоенергетских фотона (електромагнетног зрачења). Атомски број и број масе остају исти, али резултирајуће језгро претпоставља стабилније енергетско стање.
Радиоацтиве вс. Стабилно
А радиоактивни изотоп је онај који пролази радиоактивно пропадање. Израз "стабилан" је више двосмислен, јер се односи на елементе који се у практичне сврхе не раздвајају током дужег временског периода. То значи да стабилни изотопи укључују оне који се никада не разбијају, попут протеума (састоји се од једног протона, тако да не преостаје ништа за губљење), и радиоактивне изотопе, попут телур -128, који има полуживот од 7,7 к 1024 година. Радиоизотопи са кратким полуживотом називају се нестабилни радиоизотопи.
Неки стабилни изотопи имају више неутрона него протона
Можете претпоставити да ће језгро стабилне конфигурације имати исти број протона као и неутрони. За многе лакше елементе то је тачно. На пример, угљеник се обично налази у три конфигурације протона и неутрона, названих изотопи. Број протона се не мења, јер то одређује елемент, али број неутрона: Карбон-12 има шест протона и шест неутрона и стабилан је; угљеник-13 такође има шест протона, али има седам неутрона; угљеник-13 је такође стабилан. Међутим, угљеник-14, са шест протона и осам неутрона, је нестабилан или радиоактиван. Број неутрона за језгро угљеник-14 превисок је да би га снажна привлачна сила држала заједно у недоглед.
Али, како се крећете према атомима који садрже више протона, изотопи су све стабилнији са вишком неутрона. То је зато што нуклеони (протони и неутрони) нису фиксирани на месту у језгру, већ се крећу, а протони се одбијају један од другог јер сви носе позитиван електрични набој. Неутрони овог већег језгра делују на изолацију протона један од другог.
Однос Н: З и магични бројеви
Однос неутрона према протонима или однос Н: З је примарни фактор који одређује да ли је атомско језгро стабилно или не. Лаганији елементи (З <20) више воле да имају исти број протона и неутрона или Н: З = 1. Тежи елементи (З = 20 до 83) више воле однос Н: З од 1,5, јер је потребно више неутрона да се изолирају против одбојне силе између протона.
Постоје и такозвани магични бројеви, а то су бројеви нуклеона (било протона или неутрона) који су посебно стабилни. Ако и број протона и неутрона имају ове вредности, ситуација се назива двоструким магичним бројевима. Можете то сматрати нуклеусом еквивалентним октетско правило који регулишу стабилност електронске љуске. Магични бројеви су нешто различити за протоне и неутроне:
- Протони: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114
- Неутрони: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184
Да бисте додатно компликовали стабилност, постоје стабилнији изотопи са парним или парним З: Н (162 изотопа) од парних (непарних) (53 изотопа), непарних (непарних) парних (50) од непарних (непарних) вредности (4).
Случајност и радиоактивни распад
Последња напомена: Да ли било које језгро пропада или не, потпуно је случајни догађај. Полуживот изотопа је најбоље предвиђање за довољно велики узорак елемената. Не може се користити за предвиђање понашања једног језгра или неколико језгара.
Можете ли да прођете квиз о радиоактивности?