Занин 2018 / лекция №6

β-распад

•Бета-распад (β-распад) - наиболее распространённый вид радиоактивного распада (и вообще радиоактивных превращений), особенно среди искусственных радионуклидов. Он наблюдается практически у всех известных на сегодня химических элементов. Это означает, что у каждого химического элемента есть, по крайней мере, один β-активный, то есть подверженный бета-распаду изотоп. При этом чаще всего происходит β- минус распад.

•Бета-минус распад (β-) - это выбрасывание (испускание) из ядра β-минус частицы - электрона, который образовался в результате самопроизвольного превращения одного из нейтронов в протон и электрон.

Механизм β- минус-распада

Тяжёлый протон остаётся в ядре, а лёгкий электрон - β-минус частица - с огромной скоростью вылетает из ядра. И так как протонов в ядре стало на один больше, то ядро данного элемента превращается в ядро соседнего элемента справа - с большим номером.

Так, например, при бета-минус распаде радиоактивный изотоп калия - калий-40 - превращается в стабильный изотоп кальция (стоящего в соседней клеточке справа) - кальций-40.

А радиоактивный кальций-47 - в стоящий справа от него скандий-47 (тоже радиоактивный), который, в свою очередь, также путём бета-минус распада превращается в стабильный титан-47.

•Отличие бета-минус частицы от обычного электрона только в "месте рождения": ядро атома, а не электронные оболочки вокруг ядра, а также и в скорости (энергии) вылета. Скорость вылета бета-частицы - 9/10 скорости света, т. е. 270 тыс. км/сек.

•Естественных бетта-активных радионуклидов не очень много. А среди значимых ещё меньше. К ним можно отнести, прежде всего, калий-40

(Т1/2 = 1,3 · 109 лет), хотя в природной смеси изотопов калия его содержится всего 0,0119%.

•Кроме К-40 значимыми естественными бета-минус-активными радионуклидами являются также и все продукты распада урана и тория.

•Дело в том, что, например, торий-234, образующийся при альфараспаде он превращается в протактиний-234, который в свою очередь аналогичным образом снова в уран, но уже в другой изотоп - уран234. А уран-234 (снова путём альфа-распада) - опять в торий, но уже в торий-230. Далее торий-230 путем альфа-распада - в радий-226, радий - в радон.

•И так далее - до таллия включительно, но с различными бета-минус- переходами "в обратную сторону". Кончаются же все эти альфа и бетаминус - переходы образованием стабильного свинца-206.

•Таким образом, к значимым естественным бета-минус-активным радионуклидам можно отнести К-40 и все элементы от таллия до урана.

•При -распаде элемент смещается в таблице Менделеева ближе к ее началу на две клетки, - это так называемое правило смещения,

которое сформулировал Ф. Содди, исследуя -распад.

Другие виды радиоактивного распада

•Нейтронный распад - испускание из ядра атома нейтрона (n) - нейтральной частицы с массой 1 ед. При испускании нейтрона один изотоп данного химического элемента превращается в другой с меньшим весом. Так, например, при нейтронном распаде радиоактивный изотоп лития литий-9 превращается в литий-8, радиоактивный гелий-5 - в стабильный гелий-4.

•Если стабильный изотоп йода йод-127 облучать гамма-квантами, то он становится радиоактивным, выбрасывает нейтрон и превращается в другой, тоже радиоактивный изотоп йод-126.

•Протонный распад - крайне редкий вид распада -это испускание из ядра атома протона (р) - частицы с массой 1 ед. и зарядом +1. При испускании протона данный химический элемент превращается в соседний слева (с меньшим номером, предыдущий), а атомный вес уменьшается на единицу.

•Как уже было сказано, все радиоактивные превращения, в том числе и все разновидности радиоактивного распада, сопровождаются, как правило, за редким исключением, выделением избытка энергии в виде гамма-излучения - гамма-квантов, а иногда также и рентгеновского излучения (фотонов) с меньшей энергией.

γ-излучение

-это поток гамма-квантов (это электромагнитные частицы - порции энергии) ,

-это вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — < 5·10−3 нм

-γ-излучение испускается при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер, при ядерных реакциях, а также при отклонении энергичных заряженных частиц в магнитных и электрических полях.

-более "жёсткое", чем обычное медицинское рентгеновское.

Название "гамма-излучение" также сохранилось исторически. Отличие гамма-излучения от рентгеновского (как и в случае β- излучения), также только в "месте рождения": ядро атома, а не электронные оболочки.