Pravidlo zaujatosti při radioaktivním rozkladu

Pravidlo vychýlení pro radioaktivní rozpad v radiochémii a jaderné fyzice, které je také známé jako zákon Soddy-Faience, je pravidlem, které určuje přeměnu jednoho prvku na jiný během radioaktivního rozpadu. To bylo vysvětleno v 1913 nezávisle dva vědci: anglický radiochemista Frederick Soddy a americký fyzik-chemik s polskými kořeny Casimir Fayans.

Úspěchy Frederika Soddyho v oblasti radioaktivity

Soddy spolu s Rutherfordem stojí v čele objevu radioaktivních atomových transformací. Takže v roce 1903 Soddy zjistil, že radium vysílá jádra helia během jeho úpadku. Tento vědec také ukázal, že atomy téhož chemického prvku mohou mít různé hmoty, což ho vedlo k rozvoji pojmu izotopy. Soddy stanovil pravidla pro odstraňování chemických prvků během alfa a beta radioaktivních rozpadů, což byl důležitý krok v pochopení vztahu mezi rodinami radioaktivních prvků.

V roce 1921 získal Frederick Soddy Nobelova cena v chemii pro důležité objevy ve fyzice radioaktivních prvků a pro zkoumání povahy izotopů.

Díla Casimira Fayansa

Tento vědec provedl důležité studie o radioaktivitě různých izotopů a vyvinul kvantovou teorii elektronické struktury molekul. V roce 1913, současně s Frederickem Soddym a nezávisle na něm, objevili Fayansi pravidla vysídlování, která řídí přeměnu některých chemických prvků na jiné v procesu radioaktivních rozpadů. Fayans také objevil nový chemický prvek, protaktinium.

Koncept radioaktivity

Před zvážením zákonů o radioaktivním rozkladu a pravidly vysídlování je třeba chápat koncept radioaktivity. Ve fyzice znamená toto slovo schopnost jader některých chemických prvků emitovat záření, které má následující vlastnosti:

• schopnost pronikat do lidských tkání, které mají destruktivní účinek;
• schopnost ionizovat plyny;
• stimulace fluorescenčního procesu;
• průchod různými pevnými a kapalnými tělesy.

Kvůli těmto schopnostem se toto ozáření obvykle nazývá ionizací. Povaha radiace může být buď elektromagnetické, například, Rentgenové záření nebo gama záření nebo mají korpuskulární charakter, emise heliových jader, protonů, elektronů, pozitronů a dalších elementárních částic.

Radioaktivita je tedy fenomén pozorovaný v nestabilních atomových jádrech, které jsou spontánně schopné přeměnit na jádra stabilnějších prvků. Jednoduše řečeno, nestabilní atom emise radioaktivního záření se stává stabilní.

Nestabilní atomové izotopy

Nestabilní izotopy, tj. Atomy stejného chemického prvku, které mají různé atomové hmoty, jsou ve vzrušeném stavu. To naznačuje, že mají zvýšenou energii, kterou se snaží poskytnout, aby vstoupili do rovnovážného stavu. Vzhledem k tomu, že všechny energie atomu jsou kvantovány, to znamená, že mají diskrétní hodnoty, pak se radioaktivní rozpad sám vyskytuje v důsledku ztráty specifické kinetické energie.

Nestabilní izotop v procesu radioaktivního rozkladu se stává stabilnějším, ale to neznamená, že nově vytvořené jádro nebude mít radioaktivitu, může se také rozpadnout. Výrazným příkladem tohoto procesu je jádro uranu-238, které po několik staletí zaznamenalo řadu rozpadů a nakonec se stalo atomem olova. Všimněte si, že v závislosti na druhu izotopu může spontánně klesat, a to jak v milióntinách sekundy, tak v miliardách let, např. Stejný uran 238 má poločas rozpadu (doba, za kterou se polovina jádra rozpadá) rovnající se 4,468 miliardy let, současně pro izotop 35-draslíku je toto období 178 milisekund.

Různé typy radioaktivity

Aplikace určitého pravidla radioaktivní předpojatosti závisí na typu radioaktivního rozpadu, který určitý prvek dochází. Obecně se rozlišují následující typy radioaktivity:

• alfa rozpad;
• beta rozpad;
• gama rozpad;
• rozpad s emisemi volných neutronů.

Všechny tyto typy radioaktivního rozpadu (s výjimkou emisí volných neutronů) vytvořil novozélandský fyzik. Ernest Rutherford zpátky na počátku 20. století.

Corpuscular typy rozpadu

Alfa rozklad je spojen s emisí jader hélia-4, to je záležitost korpuskulárního záření, jehož částice se skládají ze dvou protonů a dvou neutronů. To znamená, že hmotnost těchto částic je 4 v jednotkách atomové hmotnosti (AEM) a elektrický náboj je +2 v jednotkách elementárního elektrického náboje (1 elementární náboj v systému SI je 1,602 * 10 ^{- 19} ° C). Vyzařené jádro helia před rozpadem bylo součástí nestálého izotopového jádra.

Povaha beta rozpadu je emise elektronů, které mají hmotnost 1/1800 AEM a náboj -1. Kvůli negativním elektronická náplň tento úpadek se nazývá beta-negativní. Na rozdíl od alfa částic, elektron neexistoval předtím, než se v atomovém jádru rozpadl, ale vznikl jako výsledek přeměny neutronu na proton. Ta zůstala po rozpadu v jádře a elektron opustil atomové jádro.

Následně byl objeven beta-pozitivní úpadek, který spočívá v emisi pozitronové antipartikuly elektronu. Radioaktivní pozitron se vytváří jako výsledek zpětné reakce než elektron, tj. Proton v jádru se změní na neutron, ztrácí pozitivní náboj.

V sérii radioaktivních transformací jednoho jádra do druhého se vyskytují neutrony různých energií. Stejně jako proton, neutron má hmotnost 1 AEM (přesněji, neutron je 0,137% těžší než proton) a má nulový elektrický náboj. Takže při tomto typu rozpadu ztrácí základní jádro pouze jednu jednotku své hmotnosti.

Gamma rozpad

Gamma rozpad má na rozdíl od předchozích typů rozkladu elektromagnetickou povahu, tj. Toto záření je podobné rentgenovému nebo viditelnému světlu, avšak vlnová délka záření gama je mnohem menší než vlnová délka jakékoliv jiné elektromagnetické vlny. Gamma paprsky nemají odpočinkovou hmotnost a náboj. Ve skutečnosti, záření gama - to je extra energie, která existovala před zhroucením jádra atomu, což způsobuje jeho nestabilitu. Chemický prvek udržuje svou pozici v periodické tabulce. D. I. Mendeleev s gama rozpadem.

Pravidla pro posun rádia

Pomocí těchto pravidel můžete snadno určit, který chemický prvek by měl být získán z daného rodiče izotopu s určitým typem radioaktivního rozpadu. Tyto faktory vysvětlujeme ve fyzice:

• Při alfa rozkladu, jelikož jádro ztrácí 4 AEM hmoty a +2 jednotky náboje, vzniká chemický prvek, který je v periodické tabulce DI Mendeleeva 2 polohy vlevo. Například ₉₂ U ²³⁸ = ₉₀ Th ²³⁴ , tady je dolní index, horní je hmotnost jádra.
• V případě beta-negativního rozkladu se náboj základního jádra zvyšuje o 1 jednotku, zatímco hmotnost zůstává nezměněna (hmotnost elektronu emitovaného během tohoto rozkladu je pouze 0,06% hmotnosti protonu). V tomto případě pravidlo rovnovážného posunu uvádí, že by se měl vytvořit izotop chemického prvku, který stojí v jedné buňce napravo od mateřského prvku v tabulce DI Mendeleev. Například ₈₂ Pb ²¹² = ₈₃ Bi ²¹² .
• Pravidlo vysídlení během beta-pozitivního rozkladu (radiace pozitronu) uvádí, že v důsledku tohoto procesu je vytvořen chemický prvek, který je 1 pozici vlevo od mateřského prvku a má stejnou hmotnost jádra jako to. Například ₇ N ¹³ = ₆ C ¹³ .