ОК – 21 Радиоактивность. Ядерные реакции.

1896 г. Беккерель – открыл неизвестные лучи.

Радиоактивность – явление самопроизвольного превращения ядер одних элементов в ядра других элементов с испусканием различных частиц.

Естественная радиоактивность – наблюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе.

Искусственная радиоактивность – наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций.

1934 Г. И. И ф. Жолио - Кюри

В

β

γ

α

Лучи	Характеристика лучей	Взаимодействие с веществом.
α - лучи	Поток ядер гелия; заряд частицы +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия 2Не4 Ионизируют атомы вещества	Al 0,05 мм
β - лучи	Поток быстрых электронов. Ионизирующая способность на два порядка меньше чем у α – излучения.	Бумага 1 мм
γ - лучи	Поток квантов электромагнитной энергии, λ < 10 -10м. Ионизирующая способность слабая.	Свинец 0,5 м.

1898 Г. Супруги Мария и Пьер Кюри:

• Элементы, у которых Z>83, а A>209 – радиоактивные;

• Открыли новые элементы Ро – полоний и Ra – радий.

1909 Г.Резерфорд:

• Радиоактивное излучение неоднородно, оно состоит из нескольких лучей;

• Радиоактивность элемента не зависит от того, является ли он химически чистым или в составе какого-либо химического соединения.

• Радиоактивность представляет собой внутриядерный процесс, сопровождающийся испусканием частиц и излучением энергии.

Время в течение которого

распадается половина атомов

радиоактивного вещества

называется периодом полураспада.

Т_1/2 =

λ – постоянная радиоактивного распада (величина определяющая вероятность распада каждого отдельного атома за секунду).

₉₂U ²³⁵ – 4, 56 * 10 ⁹ лет; ₈₈ Ra ²²⁶ - 1600 лет; ₂₇Со⁵⁸ – 72 сут.

₉₀ Th ²³² – 1,39 * 10 ¹⁰ лет; ₉₃ Np²³⁷ – 2,14 * 10 ⁶ лет;

₁ Н ³ – 12 лет; ₉₁ Ра ²³⁶ – 1, 18 мин (протакний);

Радиоактивный распад – самопроизвольное превращение исходного (материнского) ядра в новые (дочерние) ядра.

α – распад

возникает при нарушении баланса симметрии между протонами и нейтронами в ядрах элементов.

(N_p ≤ N_n)

_ZX^A = _{Z - 2}Y ^{A – 4} + ₂He⁴ + (hν)

Правило смещения:

При α – распаде происходит смещение элемента в периодической системе Менделеева на две клетки к началу системы, при этом массовое число ядра уменьшается на 4, заряд ядра – на 2 элементарных положительных заряда.

β – распад

возникает при избытке нейтронов в ядре.

_ZX^A = _{Z + 1} Y ^A +_{- 1}е⁰ + ν_е

Правило смещения:

При β – распаде происходит смещение элемента в периодической системе Менделеева на одну клетку к концу системы, при этом массовое число ядра не изменяется, а заряд ядра – увеличивается на 1 элементарный положительный заряд.

Типы радиоактивных распадов

1913 г. К. Фаянс и Содди – правила смещения.

При радиоактивных распадах элементов может происходить серия α – и β – превращений. Для расчёта числа α – и β – распадов используют формулы:

N_α = ; N_β = 2 N_α – (Z₁ – Z₂)

Закон радиоактивного распада.

N = N₀ e ^{– λt}

N – оставшееся число атомов радиоактивного элемента, N₀ – первоначальное число атомов радиоактивного элемента, e – основание натурального логарифма (e ≈ 2,72)

N N = N₀ 2 ^{– t /T}_1/2

Активность радиоактивного вещества характеризует

число распадов ядер за 1 секунду.

N₀/2 А = , τ – среднее время жизни элемента

τ = 1,44 Т_1/2 (τ = 1 / λ)

0. t [A] = [Бк] (Беккерель) 1 Бк = 1 распад / 1с

Т_1/2 1 Ku = 3,7 * 10 ¹⁰ Бк.

Элементы, образующиеся в результате радиоактивного распада, образуют радиоактивную серию.

₉₂U²³⁸ → ₉₂U²³⁹ → ₉₃ Np²³⁹ → ₉₄Рu²³⁹ → ₉₂U²³⁵ → ₉₀ Th ²³¹ → ₈₈Pb²²⁷

Совокупность изотопов возникающих в ядерных реакциях образуют радиоактивное семейство.

Урана: ₉₂U²³⁸ ₈₈Pb²⁰⁶; тория: ₉₀ Th ²³² ₈₈Pb²⁰⁸