5.Ядерные реакции. Радиоактивность – самопроизвольная реакция.

Ядерная реакция представляет собой процесс, в котором происходит перестройка ядра атома – расщепление или слияние ядер, превращение одних ядер в другие, либо самопроизвольно, как в случае радиоактивности, либо под воздействием на ядра элементарных частиц или γ-квантов.

Атомные ядра большинства нуклидов естественных элементов устойчивы. Однако существует значительное число нуклидов, в основном искусственного происхождения, обладающих свойством радио­активности. Естественные радиоактивные ядра составляют небольшую долю всех известных радиоактивных ядер. Естественные и искусственные радиоактивные ядра отличаются друг от друга только своим происхождением, но их радиоактив­ные превращения подчиняются одним и тем же закономерностям.

Искусственные радиоактивные ядра получают в ядерных реак­циях, которые протекают при условии, что одно ядро входит в зону действия ядерных сил другого ядра. Ядерные превращения наблю­даются при бомбардировке частицами (нейтронами, протонами, α-частицами и др.) ядер.

Явление радиоактивности заключается в самопроизвольном превращении одних ядер в другие. После самопроизвольного (спонтанного) радио­активного распада ядра образуется новый атом, который по своим химическим свойствам отличается от исходного. Радиоактивный распад сопровождается испусканием одной или нескольких частиц.

Явление радио­активности непосредственно обусловливается только внутренним строением ядра и не зависит от внешних условий (давления, темпе­ратуры, агрегатного состояния вещества и т. д.).

Распад происходит из-за наличия в ядрах избыточного числа нейтронов. Если увеличить заряд ядра, то ядро также становится нестабильным.

Искусственные ядра с избытком нейтронов β^--активны, ядра с избытком протонов испус­кают позитроны (β⁺-частицы). β^--частицы – это электроны ядерного происхождения.

При β-распаде также испускается нейтрино ν или антинейтрино . Нейтрино – элементарная частица, движется со скоростью света, не имеет массы покоя и заряда. Антинейтрино – античастица, отличающаяся направлением спина.

При распаде радиоактивных ядер возможно также образование α-частиц, которые имеют положительный заряд +2е и массу т_α = 4,0026 а.е.м.

Радиоактивные превращения сопровождающиеся испусканием α- или β-частицы называют соответственно α- или β-распадами.

Процесс радиоактивного распада удобно записать в виде урав­нения:

где — начальное радиоактивное ядро, называемое материнским;

— дочернее ядро, получаемое при распаде материнского ядра;

a — испускаемая заряженная частица (α-частица, β-частица).

Например, превращается в по уравнению:

Если дочернее ядро возникает в возбужденном состоянии, то после радиоактивного распада испускаются γ-кванты. Так, в радио­активном распаде доля возбужденных дочерних ядер составляет 90%.

При радиоактивном распаде изменяется заряд ядра, с которым связаны химические свойства элементов. По изменению заряда ядра можно установить правила смещения.

• В α-распаде порядковый но­мер атома уменьшается на две единицы, поэтому атом в периоди­ческой системе Д. И. Менделеева перемещается справа налево на две клетки.

• В β⁺-распаде значение Z уменьшается на единицу, а атом смещается налево на одну клетку.

• В β^--распаде, наоборот, происхо­дит увеличение Z на единицу, а атом перемещается на одну клетку вправо.