Правило зміщення при радіоактивному розпаді
Правило зміщення при радіоактивному розпаді в радіохімії і ядерної фізики, яке також відоме під назвою закону Содді-Фаянсу, являє собою правило, що визначає перетворення одного елемента в інший під час радіоактивного розпаду. Воно було викладено в 1913 році незалежно двома вченими: англійською радиохимиком Фредеріком Содді і американським фізико-хіміком з польськими коренями Казимиром Фаянсом. здатність проникати в людські тканини, надаючи руйнівну дію; здатність іонізувати гази; стимуляція процесу флюоресценції; проходження через різні тверді і рідкі тіла. Завдяки цим здібностям зазвичай це випромінювання називають іонізуючим. Природа радіоактивного випромінювання може бути або електромагнітної, наприклад, рентгенівські промені або гамма-випромінювання, або носити корпускулярний характер, випущення ядер гелію, протонів, електронів, позитронів і інших елементарних частинок. Таким чином, радіоактивність - це феномен, спостережуваний у нестабільних ядер атомів, які здатні спонтанно перетворюватися на ядра більш стабільних елементів. Кажучи простими словами, нестабільний атом випускає радіоактивне випромінювання, щоб стати стабільним.
альфа-розпад; бета-розпад; гамма-розпад; розпад з випусканням вільних нейтронів. Всі ці види радіоактивного розпаду (за винятком випущення вільних нейтронів) встановив новозеландський фізик Ернест Резерфорд ще на початку XX століття.
Згодом був виявлений бета-позитивний розпад, який полягає у випущенні позитрона-античастки електрона. Радіоактивний позитрон утворюється в результаті зворотної реакції, ніж електрон, тобто протон в ядрі перетворюється в нейтрон, втрачаючи при цьому свій позитивний заряд. У ряді радіоактивних перетворень одного ядра в інше відбувається випущення нейтронів різних енергій. Як і протон, нейтрон має масу 1 ОТРИМАЄМО (якщо бути більш точним, то нейтрон на 0137% важче протона) і володіє нульовим електричним зарядом. Таким чином, при даному типі розпаду ядро-батько втрачає лише 1 одиницю своєї маси.
При альфа-розпаді, оскільки ядро втрачає 4 ОТРИМАЄМО маси і +2 одиниці заряду, що утворюється хімічний елемент, що стоїть на 2 позиції лівіше в періодичній системі Менделєєва Д. І Наприклад, 92 U 238 = 90 Th 234 тут нижній індекс - заряд, верхній - маса ядра. У разі бета-негативного розпаду заряд материнського ядра збільшується на 1 одиницю, при цьому маса залишається незмінною (маса електрона, що випускається в процесі цього розпаду, становить усього 006% від маси протона). В даному випадку правило зміщення рівноваги свідчить, що повинен утворитися ізотоп хімічного елемента, що стоїть на одну клітинку праворуч від материнського елемента в таблиці Менделєєва Д. І Наприклад, 82 Pb 212 = 83 Bi 212 . Правило зміщення при бета-позитивному розпад (випромінювання позитрона) свідчить, що в результаті цього процесу утворюється хімічний елемент, який на 1 позицію стоїть лівіше від материнського елемента, і має ту ж масу ядра, що і він. Наприклад, 7 N 13 = 6 C 13 .
Досягнення Фредеріка Содді в області радіоактивності
Содді разом з Резерфордом стоїть біля витоків відкриття радіоактивних атомних перетворень. Так, у 1903 році Содді відкрив, що радій в процесі свого розпаду випромінює ядра гелію. Також цей вчений показав, що атоми одного і того ж хімічного елемента можуть мати різні маси, що призвело його до розробки концепції ізотопів. Содді встановив правила зміщення хімічних елементів під час альфа - і бета - радіоактивних розпадів, що стало важливим кроком у розумінні взаємозв'язку між родинами радіоактивних елементів. У 1921 році Фредерік Содді був удостоєний Нобелівської премії з хімії за важливі відкриття у галузі фізики радіоактивних елементів і за дослідження природи ізотопів.Роботи Казимира Фаянсу
Цей вчений провів важливі дослідження з радіоактивності різних ізотопів і розробив квантову теорію електронної структури молекул. У 1913 році одночасно з Фредеріком Содді і незалежно від нього Фаянс відкрив правила зміщення, які регулюють перетворення одних хімічних елементів у інші в процесі радіоактивних розпадів. Також Фаянс відкрив новий хімічний елемент - протактиний.Поняття радіоактивності
Перед тим як розглянути закони радіоактивного розпаду і правила зсуву, необхідно розібратися з поняттям радіоактивності. У фізиці під цим словом розуміють здатність ядер деяких хімічних елементів випускати випромінювання, що володіє наступними властивостями:Нестабільні атомні ізотопи
Нестабільні ізотопи, тобто атоми одного і того ж хімічного елемента, які володіють різною атомною масою, знаходяться в збудженому стані. Це говорить про те, що вони мають підвищеною енергією, яку прагнуть віддати, щоб перейти в рівноважний стан. Враховуючи, що всі енергії атома квантованы, тобто мають дискретні значення, то і сам радіоактивний розпад відбувається за рахунок втрати конкретної кінетичної енергії. Нестабільний ізотоп в процесі радіоактивного розпаду переходить в більш стабільний, але це не означає, що нове ядро утворене не буде володіти радіоактивністю, воно також може розпадатися. Яскравим прикладом цього процесу є ядро урану-238 яке за кілька століть зазнає ряд розпадів, перетворюючись, в кінці кінців, в атом свинцю. Зазначимо, що в залежності від виду ізотопу, він може спонтанно розпадатися, як через мільйонні частки секунди, так і через мільярди років, наприклад, той же уран-238 має період напіврозпаду (час, за який розпадається половина ядер) рівний 4468 млрд років, в той же час для ізотопу калію-35 цей період дорівнює 178 мілісекундам.Різні види радіоактивності
Застосування того чи іншого правила радіоактивного зміщення залежить від типу радіоактивного розпаду, який відчуває конкретний елемент. В загальному випадку виділяють наступні види радіоактивності:Корпускулярні види розпаду
Альфа-розпад пов'язаний з випусканням ядер гелію-4 тобто мова йде про корпускулярном випромінюванні, частинки якого складаються з двох протонів і двох нейтронів. Це означає, що маса цих часток дорівнює 4 в атомних одиницях маси (ємо себе), а електричний заряд дорівнює +2 в одиницях елементарного електричного заряду (1 елементарний заряд в системі СІ дорівнює 1602*10 – 19 Кл). Испущенное ядро гелію до розпаду входило до складу нестабільного ядра ізотопу. Природа бета-розпаду полягає у випущенні електронів, які мають масу 1/1800 ОТРИМАЄМО і заряд -1. Зважаючи негативного заряду електрона, цей розпад називають бета-негативним. На відміну від альфа-частинки електрон не існував до розпаду в атомному ядрі, а утворився в результаті перетворення в протон нейтрона. Останній залишився в ядрі після розпаду, а електрон покинув атомне ядро.Згодом був виявлений бета-позитивний розпад, який полягає у випущенні позитрона-античастки електрона. Радіоактивний позитрон утворюється в результаті зворотної реакції, ніж електрон, тобто протон в ядрі перетворюється в нейтрон, втрачаючи при цьому свій позитивний заряд. У ряді радіоактивних перетворень одного ядра в інше відбувається випущення нейтронів різних енергій. Як і протон, нейтрон має масу 1 ОТРИМАЄМО (якщо бути більш точним, то нейтрон на 0137% важче протона) і володіє нульовим електричним зарядом. Таким чином, при даному типі розпаду ядро-батько втрачає лише 1 одиницю своєї маси.
Гамма-розпад
Гамма-розпад на відміну від попередніх видів розпаду має електромагнітну природу, тобто це випромінювання подібно рентгенівському або видимому світлу, однак, довжина хвилі гамма-випромінювання набагато менше, ніж у будь-якої іншої електромагнітної хвилі. Гамма-промені не володіють масою спокою і зарядом. По суті, гамма-промені - це зайва енергія, яка існувала до розпаду в ядрі атома, обумовлюючи його нестабільність. Хімічний елемент зберігає своє положення в періодичній таблиці Менделєєва Д. І. при гамма-розпад.Правила радіоактивного зміщення
Користуючись цими правилами, можна легко визначити, який хімічний елемент повинен вийти з даного батьківського ізотопу при певному вигляді радіоактивного розпаду. Пояснимо ці правила зміщення у фізиці:Схожі добрі поради по темі
Що таке площа в математиці? Одиниці площі
Є проблеми з елементарною геометрією? Ця стаття допоможе вам вирішити одну з них. Тут ви дізнаєтеся про те, що таке площа в математиці, про одиниці
Що таке нейтрон у фізиці: будова, властивості і використання
Що таке нейтрон у фізиці. Його строние, а також важлива роль в стабільності атомного ядра. Історія відкриття нейтрона. Властивості швидких і
Електронна конфігурація атома -схеми і моделі
Електронна конфігурація хімічних елементів – це відстеження місця розташування електронів в атомах. Електрони можуть знаходитися в оболонках,
Склад і будова атомного ядра (коротко)
Задовго до появи достовірних даних про внутрішній устрій всього сущого грецькі мислителі уявляли собі матерію у вигляді дрібних вогняних частинок,
Планетарна модель атома: дослід Резерфорда
Планетарну модель атома запропонував Е. Резерфорд в 1910 році. Перші дослідження структури атома були зроблені ним за допомогою альфа-частинок. На
Ядерна зброя Росії
Зроблено огляд на історію створення ядерної зброї Росії і Радянського Союзу. Описана історія розробки, створення, випробування і виробництва ядерного