Радиоактивность, ядерные реакции (естественное преобразование элементов) и время полураспада

| 2 октября, 2021 | Химия

Ядерные реакции отличаются от химических реакций, поскольку химические реакции происходят между атомами реагирующих элементов за счет связи между электронами крайних энергетических уровней, и в ядрах этих атомов не происходит никаких изменений , тогда как  ядерные реакции включают изменение состав ядер и образование ядер атомов новых элементов.

Ядерные реакции

Ядерные реакции — это реакции, которые включают изменение состава ядер реагирующих элементов и образование новых ядер при взаимодействии ядер реагирующих атомов . Ядерные реакции можно разделить на четыре типа:

  1. Естественное преобразование элементов (естественная радиоактивность)
  2. Ядерная трансформация.
  3. Реакции деления ядер.
  4. Реакции ядерного синтеза.

Первое: естественное преобразование элементов

Открытие явления радиоактивности. В 1896 году ученые Анри Беккерель неожиданно обнаружили своего рода невидимое излучение, производимое одним из соединений урана, которое приводит к образованию тени на чувствительной фотопленке.

В 1898 году Мария Кюри назвала это явление радиоактивностью , исследователи уделили внимание тому, чтобы узнать природу этих испускаемых лучей и сравнить их свойства с помощью следующих двух методов:

Тестирование способности лучей проникать в вещества, тестирование отклонения лучей под действием как магнитного, так и электрического полей . Эксперименты показали, что существует три различных излучения: альфа-излучение (α), бета-излучение (β) и гамма-излучение. лучи (γ).

Альфа-излучение (α)

Он состоит из ядра атома гелия (2 протона + 2 нейтрона) . Излучение α-частицы из ядра атома радиоактивного элемента приводит к появлению нового элемента, атомный номер которого (Z) меньше, чем у исходного элемента. на 2 и массовое число (A) меньше на 4.

Ядерное уравнение считается сбалансированным уравнением, потому что сумма масс и атомных номеров реакций и продуктов равны, α-частица отличается от атома гелия, хотя они имеют тот же символ, потому что α-частица представляет собой ядро ​​гелия, которое несет положительный знак. заряд, а гелий — нейтральный атом.

Эмиссия α-частиц сопровождается образованием нового элемента (элементарное преобразование), потому что при испускании α-частицы из ядра радиоактивного элемента образуется ядро ​​нового элемента с атомным номером меньше, чем у родительского ядра. 2.

Бета-излучение (частицы) ß —

Бета — излучение являются частицы, несущие характеристики электронов в терминах массы, заряда и скорости, масса бета — частиц игнорируется (пренебрежимо мало ), по сравнению с атомной единицей массы (и) , заряд бета — частицы = — 1.

Эмиссия ß — — частицы сопровождается преобразованием элемента в ядро ​​нового элемента, атомный номер которого на единицу больше, чем у родительского ядра, в то время как его массовое число остается фиксированным, при этом бета-частица образуется из нейтрона в протон.

Излучение беты — частицы сопровождается элементарным преобразованием , потому что излучение ß — — частица из ядра радиоактивного элемента, новое ядро элемента выполнена с атомным номером выше , чем у материнского ядра на 1.

Излучение бета — частицы создает новый элемент, в котором атомный номер дочерних ядер выше , чем у родительских ядер на 1, но не заряд массового числа (А) , так как излучение ß — — частица из — за трансформации нейтрона в протон.

Гамма-лучи (γ)

Это электромагнитные волны с очень короткой длиной волны, ее скорость равна скорости света, она не имеет заряда и массы, поэтому ее излучение не приводит к каким-либо изменениям атомных или массовых чисел, высокая энергия γ-лучей происходит из-за их частоты и короткой длины волны.

Излучение γ-квантов не сопровождается изменением атомных или массовых чисел, это связано с природой γ-лучей, это фотоны, которые не имеют массы и заряда.

Период полураспада (t½)

Изучая радиоактивность, ученые пришли к выводу, что активность излучения со временем снижается, а также обнаружили, что соотношение между количеством распавшихся атомов за секунду и количеством атомов, присутствующих в определенный момент, является постоянным соотношением, и это соотношение называется Время полураспада (t½).

Период полураспада (t½)

Это время, необходимое для распада половины первоначального числа ядер атомов радиоактивного элемента . Период полураспада (t½) повторяется через равные промежутки времени, период полураспада (t½) постоянен для каждого радиоактивного элемента, но он отличается от одного радиоактивного элемента к другому и может длиться секунды или миллионы лет.

Период полураспада (t½) рассчитывается по следующей формуле:

Период полураспада (t½) = Общее время распада (t) ÷ Количество периодов (D)

Феномен полураспада (t½) можно использовать для определения возраста горных пород и мумий, используя период полураспада (t½) изотопа C-14, когда период полураспада йода — 131 = 8 дней. Это означает, что время, необходимое для распада половины ядер атомов радиоактивного элемента йода, равно 8 суткам.