Alfa və beta şüalanması ümumiyyətlə radioaktiv parçalanma adlanır. Bu nüvədən atom altı hissəciklərin emissiyası olan və çox böyük sürətlə baş verən bir prosesdir. Nəticədə atom və ya onun izotopu bir kimyəvi elementdən digərinə keçə bilər. Nüvələrin alfa və beta parçalanması qeyri-sabit elementlər üçün xarakterikdir. Bunlara yük sayı 83-dən və kütlə sayı 209-dan çox olan bütün atomlar daxildir.
Reaksiya şərtləri
Çözünmə, digər radioaktiv çevrilmələr kimi, təbii və sünidir. Sonuncu, bəzi yad hissəciklərin nüvəyə daxil olması səbəbindən baş verir. Atomun nə qədər alfa və beta parçalanmasına məruz qala biləcəyi yalnız sabit vəziyyətə nə qədər tez çatmasından asılıdır.
Təbii şəraitdə alfa və beta mənfi çürümələr baş verir.
Süni şəraitdə neytron, pozitron, proton və digər nadir növ çürümələr və nüvə çevrilmələri mövcuddur.
Bu adlar radioaktiv şüalanmanı tədqiq edən Ernest Ruterford tərəfindən verilmişdir.
Sabit və qeyri-sabit arasındakı fərqəsas
Çürümə qabiliyyəti birbaşa atomun vəziyyətindən asılıdır. Çürüməyən atomlar üçün "sabit" və ya qeyri-radioaktiv nüvə adlanan xüsusiyyətdir. Nəzəri olaraq, bu cür elementlər sabitliyinə nəhayət əmin olmaq üçün qeyri-müəyyən müddətə müşahidə edilə bilər. Bu, belə nüvələri qeyri-sabit və son dərəcə uzun yarımparçalanma dövrü olan nüvələrdən ayırmaq üçün tələb olunur.
Səhvən belə "yavaş" atomu sabit atomla səhv salmaq olar. Bununla belə, tellur və daha dəqiq desək, onun 2,2·1024 il yarımxaricolma dövrünə malik olan 128 nömrəli izotopu parlaq nümunə ola bilər. Bu hal təcrid olunmur. Lantan-138-in yarı ömrü 1011 ildir. Bu dövr mövcud kainatın yaşından otuz dəfə çoxdur.
Radioaktiv parçalanmanın mahiyyəti
Bu proses təsadüfi baş verir. Hər çürüyən radionuklid hər bir hal üçün sabit olan bir sürət əldə edir. Çürümə sürəti xarici amillərin təsiri altında dəyişə bilməz. Fərqi yoxdur, böyük cazibə qüvvəsinin təsiri altında, mütləq sıfırda, elektrik və maqnit sahəsində, hər hansı kimyəvi reaksiya zamanı və s. Prosesə yalnız atom nüvəsinin daxili hissəsinə birbaşa təsir göstərmək olar, bu, praktiki olaraq mümkün deyil. Reaksiya kortəbii olur və yalnız onun getdiyi atomdan və onun daxili vəziyyətindən asılıdır.
Radioaktiv parçalanmalara istinad edilərkən tez-tez "radionuklid" termini istifadə olunur. Olmayanlar üçünonunla tanış olsanız, bilməlisiniz ki, bu söz radioaktiv xassələrə, öz kütlə nömrəsinə, atom nömrəsinə və enerji statusuna malik atomlar qrupunu ifadə edir.
Müxtəlif radionuklidlərdən texniki, elmi və insan həyatının digər sahələrində istifadə olunur. Məsələn, tibbdə bu elementlər xəstəliklərin diaqnostikasında, dərmanların, alətlərin və digər əşyaların emalında istifadə olunur. Hətta bir sıra terapevtik və proqnostik radio dərmanlar var.
İzotopun tərifi heç də az əhəmiyyətli deyil. Bu söz xüsusi növ atomlara aiddir. Onlar adi elementlə eyni atom nömrəsinə malikdirlər, lakin fərqli kütlə sayına malikdirlər. Bu fərq protonlar və elektronlar kimi yükə təsir etməyən, lakin kütlələrini dəyişən neytronların sayından qaynaqlanır. Məsələn, sadə hidrogendə onlardan 3-ə qədəri var. Bu, izotoplarına adlar verilmiş yeganə elementdir: deyterium, tritium (yeganə radioaktiv) və protium. Digər hallarda, adlar atom kütlələrinə və əsas elementə görə verilir.
Alfa çürüməsi
Bu bir növ radioaktiv reaksiyadır. Kimyəvi elementlərin dövri cədvəlinin altıncı və yeddinci dövrlərindəki təbii elementlər üçün xarakterikdir. Xüsusilə süni və ya transuran elementləri üçün.
Alfa çürüməsinə məruz qalan elementlər
Bu parçalanma ilə xarakterizə olunan metalların sayına vismutdan hesablanmaqla kimyəvi elementlərin dövri cədvəlindəki altıncı və yeddinci dövrlərin torium, uran və digər elementləri daxildir. Proses həmçinin ağırlar arasından izotoplara məruz qalırelementlər.
Reaksiya zamanı nə baş verir?
Alfa parçalanması başlayanda, 2 proton və bir cüt neytrondan ibarət hissəciklərin nüvəsindən emissiya. Buraxılan hissəcik özü 4 vahid kütləsi və +2 yükü olan helium atomunun nüvəsidir.
Nəticədə, dövri cədvəldə orijinalın solunda iki xanada yerləşən yeni element peyda olur. Bu tənzimləmə ilkin atomun 2 proton və onunla birlikdə ilkin yükünü itirməsi ilə müəyyən edilir. Nəticədə, yaranan izotopun kütləsi ilkin vəziyyətlə müqayisədə 4 kütlə vahidi azalır.
Nümunələr
Bu parçalanma zamanı urandan torium əmələ gəlir. Toriumdan radium, ondan radon gəlir, nəticədə polonium və nəhayət qurğuşun verir. Bu prosesdə bu elementlərin özləri deyil, izotopları əmələ gəlir. Beləliklə, sabit elementin görünüşünə qədər uran-238, torium-234, radium-230, radon-236 və s. Belə reaksiyanın düsturu belədir:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Seçilmiş alfa hissəciyinin emissiya anındakı sürəti 12 ilə 20 min km/san arasındadır. Vakuumda olan belə bir hissəcik ekvator boyunca hərəkət edərək 2 saniyəyə dünya ətrafında dövrə vuracaq.
Beta Decay
Bu hissəciklə elektron arasındakı fərq görünüş yerindədir. Beta parçalanması atomu əhatə edən elektron qabığında deyil, nüvəsində baş verir. Mövcud radioaktiv çevrilmələrdən ən geniş yayılmışı. Bu, demək olar ki, mövcud olanların hamısında müşahidə edilə bilərkimyəvi elementlər. Buradan belə nəticə çıxır ki, hər bir elementin çürüməyə məruz qalan ən azı bir izotopu var. Əksər hallarda beta çürüməsi beta-minus çürüməsi ilə nəticələnir.
Reaksiya axını
Bu prosesdə neytronun elektrona və protona kortəbii çevrilməsi nəticəsində yaranan elektron nüvədən atılır. Bu halda daha böyük kütləyə görə protonlar nüvədə qalır və beta minus hissəcik adlanan elektron atomu tərk edir. Və vahiddə daha çox proton olduğu üçün elementin nüvəsi yuxarıya doğru dəyişir və dövri cədvəldə orijinalın sağında yerləşir.
Nümunələr
Beta-nın kalium-40 ilə parçalanması onu sağda yerləşən kalsium izotopuna çevirir. Radioaktiv kalsium-47 stabil titan-47-yə çevrilə bilən skandium-47-yə çevrilir. Bu beta çürüməsi nə kimi görünür? Formula:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
Beta zərrəciyinin sürəti işığın sürətindən 0,9 dəfə çoxdur, yəni 270.000 km/san.
Təbiətdə beta-aktiv nuklidlər çox deyil. Əhəmiyyətli olanlar çox azdır. Məsələn, təbii qarışıqda yalnız 119/10.000 olan kalium-40. Həmçinin, əhəmiyyətli təbii beta-minus aktiv radionuklidlər arasında uran və toriumun alfa və beta parçalanma məhsulları var.
Beta parçalanmasının tipik bir nümunəsi var: torium-234, alfa parçalanması zamanı protaktinium-234-ə çevrilir və sonra eyni şəkildə urana çevrilir, lakin onun digər izotop nömrəsi 234. Bu uran-234 yenə alfa səbəbiylə çürüməyə çevrilirtorium, lakin artıq fərqli bir çeşiddir. Bu torium-230 daha sonra radium-226 olur, o da radona çevrilir. Və eyni ardıcıllıqla, taliuma qədər, yalnız fərqli beta keçidləri ilə. Bu radioaktiv beta parçalanması sabit qurğuşun-206 əmələ gəlməsi ilə başa çatır. Bu transformasiya aşağıdakı düstura malikdir:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-218 -624433 -254433 Pb-206
Təbii və əhəmiyyətli beta-aktiv radionuklidlər K-40 və talliumdan urana qədər olan elementlərdir.
Beta-plus çürüməsi
Beta plus transformasiyası da var. Buna pozitron beta parçalanması da deyilir. O, nüvədən pozitron adlanan hissəcik buraxır. Nəticə orijinal elementin daha az rəqəmə malik solda olan elementə çevrilməsidir.
Nümunə
Elektron beta parçalanması baş verdikdə, maqnezium-23 natriumun sabit izotopuna çevrilir. Radioaktiv europium-150 samarium-150 olur.
Nəticədə beta parçalanma reaksiyası beta+ və beta emissiyaları yarada bilər. Hər iki halda hissəciklərin qaçma sürəti işığın sürətindən 0,9 dəfə çoxdur.
Digər radioaktiv parçalanmalar
Düsulu hamıya məlum olan alfa parçalanması və beta parçalanması kimi reaksiyalara əlavə olaraq, süni radionuklidlər üçün daha nadir və xarakterik olan digər proseslər də mövcuddur.
Neytron parçalanması. 1 vahidlik neytral hissəcik buraxılırkütlələr. Bunun zamanı bir izotop daha kiçik kütlə sayı ilə digərinə çevrilir. Buna misal olaraq litium-9-un litium-8-ə, helium-5-in helium-4-ə çevrilməsi ola bilər.
Yod-127-nin stabil izotopunu qamma şüaları ilə şüalandırdıqda o, 126 nömrəli izotop olur və radioaktivlik əldə edir.
Proton parçalanması. Bu olduqca nadirdir. Bu müddət ərzində +1 yükü və 1 vahid kütləsi olan bir proton buraxılır. Atom çəkisi bir dəyər azalır.
Hər hansı radioaktiv çevrilmə, xüsusən də radioaktiv parçalanmalar qamma şüalanma şəklində enerjinin buraxılması ilə müşayiət olunur. Buna qamma şüaları deyirlər. Bəzi hallarda daha az enerjili rentgen şüaları müşahidə olunur.
Qamma çürüməsi. Bu qamma kvant axınıdır. Bu, tibbdə istifadə olunan rentgen şüalarından daha sərt olan elektromaqnit şüalanmadır. Nəticədə qamma kvantları meydana çıxır və ya enerji atom nüvəsindən axır. X-şüaları da elektromaqnitdir, lakin atomun elektron qabıqlarından yaranır.
Alfa hissəcikləri işləyir
Kütləsi 4 atom vahidi və yükü +2 olan alfa hissəcikləri düz xətt üzrə hərəkət edir. Buna görə alfa hissəciklərinin diapazonu haqqında danışa bilərik.
Qaçışın dəyəri ilkin enerjidən asılıdır və havada 3 ilə 7 (bəzən 13) sm arasında dəyişir. Sıx mühitdə millimetrin yüzdə biri qədərdir. Belə radiasiya bir təbəqəyə nüfuz edə bilməzkağız və insan dərisi.
Öz kütləsi və yük nömrəsinə görə alfa hissəciyi ən yüksək ionlaşdırıcı gücə malikdir və yolundakı hər şeyi məhv edir. Bu baxımdan, alfa radionuklidləri bədənə məruz qaldıqda insanlar və heyvanlar üçün ən təhlükəlidir.
Beta hissəciklərinin nüfuzu
Bir protondan 1836 dəfə az olan kütlə sayı, mənfi yük və ölçüyə görə beta radiasiya onun keçdiyi maddəyə zəif təsir göstərir, lakin üstəlik uçuş daha uzun olur. Həmçinin hissəciyin yolu düz deyil. Bu baxımdan onlar alınan enerjidən asılı olan nüfuzetmə qabiliyyətindən danışırlar.
Radioaktiv parçalanma zamanı yaranan beta hissəciklərinin nüfuzetmə gücü havada 2,3 m-ə çatır, mayelərdə santimetrlə, bərk cisimlərdə isə santimetr fraksiyaları ilə hesablanır. İnsan bədəninin toxumaları 1,2 sm dərinlikdə radiasiya ötürür. Beta radiasiyadan qorunmaq üçün 10 sm-ə qədər olan sadə su təbəqəsi xidmət edə bilər.10 MeV kifayət qədər yüksək çürümə enerjisi olan hissəciklərin axını belə təbəqələr tərəfindən demək olar ki, tamamilə udulur: hava - 4 m; alüminium - 2,2 sm; dəmir - 7,55 mm; qurğuşun - 5, 2 mm.
Kiçik ölçülərini nəzərə alaraq, beta radiasiya hissəcikləri alfa hissəcikləri ilə müqayisədə aşağı ionlaşdırma qabiliyyətinə malikdir. Bununla belə, qəbul edildikdə, xarici təsir zamanı olduğundan daha təhlükəlidirlər.
Neytron və qamma hazırda bütün radiasiya növləri arasında ən yüksək nüfuzetmə qabiliyyətinə malikdir. Bu radiasiyaların havadakı diapazonu bəzən onlarla və yüzlərlə olurmetr, lakin daha aşağı ionlaşdırıcı performansla.
Qamma şüalarının əksər izotopları enerji baxımından 1,3 MeV-dən çox deyil. Nadir hallarda 6,7 MeV dəyərlərə çatır. Bu baxımdan, belə şüalanmadan qorunmaq üçün zəifləmə əmsalı üçün polad, beton və qurğuşun təbəqələrindən istifadə olunur.
Məsələn, kob alt qamma radiasiyasını on dəfə zəiflətmək üçün təxminən 5 sm qalınlığında qurğuşun qoruyucu, 100 qat zəifləmə üçün 9,5 sm tələb olunur. Beton qoruyucu 33 və 55 sm, su isə 70 sm olacaq. və 115 sm.
Neytronların ionlaşdırıcı fəaliyyəti onların enerji performansından asılıdır.
İstənilən vəziyyətdə radiasiyadan qorunmağın ən yaxşı yolu mənbədən mümkün qədər uzaq olmaq və radiasiyanın yüksək olduğu ərazidə mümkün qədər az vaxt keçirməkdir.
Atom nüvələrinin parçalanması
Atomların nüvələrinin parçalanması dedikdə, kortəbii və ya neytronların təsiri altında nüvənin təxminən bərabər ölçüdə iki hissəyə bölünməsi nəzərdə tutulur.
Bu iki hissə kimyəvi elementlər cədvəlinin əsas hissəsindən elementlərin radioaktiv izotoplarına çevrilir. Misdən lantanidlərə qədər.
Ayrılma zamanı bir neçə əlavə neytron qaçır və qamma kvantları şəklində artıq enerji yaranır ki, bu da radioaktiv parçalanma zamanıkından qat-qat çoxdur. Deməli, radioaktiv parçalanmanın bir aktında bir qamma kvant, parçalanma aktı zamanı isə 8, 10 qamma kvant meydana çıxır. Həmçinin, səpələnmiş fraqmentlər istilik göstəricilərinə çevrilən böyük kinetik enerjiyə malikdir.
Sərbəst buraxılan neytronlar yaxınlıqda yerləşərsə və neytronlar onlara dəyərsə, bir cüt oxşar nüvənin ayrılmasına səbəb ola bilər.
Bu, atom nüvələrinin parçalanmasının zəncirvari reaksiyasını sürətləndirərək budaqlanma ehtimalını artırır və böyük miqdarda enerji yaradır.
Belə bir zəncirvari reaksiya nəzarət altında olduqda, müəyyən məqsədlər üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, istilik və ya elektrik üçün. Bu cür proseslər atom elektrik stansiyalarında və reaktorlarda həyata keçirilir.
Reaksiyaya nəzarəti itirsəniz, atom partlayışı baş verəcək. Oxşar nüvə silahlarında istifadə olunur.
Təbii şəraitdə yalnız bir element var - uran, 235 nömrəli yalnız bir parçalana bilən izotopa malikdir. Silah dərəcəlidir.
Uran-238-dən olan adi uran atom reaktorunda neytronların təsiri altında onlar 239 nömrəli yeni izotop əmələ gətirirlər, ondan isə süni olan və təbii yolla əmələ gəlməyən plutonium əmələ gəlir. Bu zaman əldə edilən plutonium-239 silah məqsədləri üçün istifadə olunur. Atom nüvələrinin bu parçalanması prosesi bütün atom silahlarının və enerjisinin mahiyyətini təşkil edir.
Dövrümüzdə düsturu məktəbdə öyrənilən alfa çürüməsi və beta çürüməsi kimi hadisələr geniş yayılmışdır. Bu reaksiyalar sayəsində nüvə fizikasına əsaslanan atom elektrik stansiyaları və bir çox başqa sənayelər mövcuddur. Bununla belə, bu elementlərin çoxunun radioaktivliyini unutma. Onlarla işləyərkən xüsusi qorunma və bütün ehtiyat tədbirlərinə riayət etmək lazımdır. Əks halda, bu səbəb ola bilərdüzəlməz fəlakət.
