Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.2: Відкриття та природа радіоактивності

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21885

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Визначити та навести приклади основних видів радіоактивності.

    Атомна теорія в 19 столітті припускала, що ядра мали фіксовані склади. Але в 1896 році французький вчений Анрі Беккерель виявив, що уранове з'єднання, розміщене біля фотопластинки, робить зображення на тарілці, навіть якщо з'єднання було загорнуто в чорну тканину. Він міркував, що з'єднання урану випромінює якесь випромінювання, яке проходило крізь тканину, щоб оголити фотопластину. Подальші дослідження показали, що випромінювання представляло собою комбінацію частинок і електромагнітних променів, з його кінцевим джерелом як атомне ядро. Ці еманації в кінцевому підсумку називалися, в сукупності, радіоактивністю.

    Існує три основні форми радіоактивних викидів. Перша називається альфа-частинкою, яку символізує грецька буква\(α\). Альфа-частинка складається з двох протонів і двох нейтронів, і тому вона така ж, як ядро гелію. (Ми часто використовуємо\(\ce{^{4}_{2}He}\) для представлення альфа-частинки.) Він має 2+ заряду. Коли радіоактивний атом випромінює альфа-частинку, атомний номер вихідного атома зменшується на два (через втрату двох протонів), а його масове число зменшується на чотири (через втрату чотирьох ядерних частинок). Ми можемо уявити емісію альфа-частинки з ядерним рівнянням - наприклад, викид альфа-частинок урану-235 виглядає наступним чином:

    \[\ce{^{235}_{92}U \rightarrow \,_2^4He + \, _{90}^{231}Th} \label{Eq2}\]

    Експерименти Ернеста Резерфорда, що передбачають взаємодію випромінювання з магнітним або електричним полем (рис.\(\PageIndex{1}\)), допомогли йому визначити, що один вид випромінювання складався з позитивно заряджених і відносно масивних\(α\) частинок; другий тип складався з негативно заряджених і набагато менше масивні \(β\)частинки; а третина - незаряджені електромагнітні хвилі, \(γ\)промені. Тепер ми знаємо, що\(α\) частинки - це високоенергетичні ядра гелію,\(β\) частинки - електрони високої енергії, а\(γ\) випромінювання складають високоенергетичне електромагнітне випромінювання. Ми класифікуємо різні типи радіоактивного розпаду за виробленим випромінюванням.

    Наведена схема. Сіра коробка на лівій стороні діаграми з написом «Свинцевий блок» має видовбану в центрі камеру, в якій поміщений зразок з позначкою «Радіоактивна речовина». Синій промінь йде від зразка, з блоку, і проходить через дві горизонтально розташовані пластини, які мають маркування «Електрично заряджені пластини». Верхня пластина позначена позитивним знаком, а нижня пластина позначена негативним знаком. Показано, що промінь розбивається на три промені, коли він проходить між пластинами; для того, щоб зверху вниз, вони червоні, позначені «бета-променями», фіолетовими з позначкою «гамма-промені» та зеленими з позначкою «альфа-промені». Показано, що балки потрапляють у вертикальну пластину з написом «Фотографічна табличка» на крайній правій стороні діаграми.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Альфа-частинки, які притягуються до негативної пластини і відхиляються відносно невеликою кількістю, повинні бути позитивно зарядженими і відносно масивними. Бета-частинки, які притягуються до позитивної пластини і відхиляються відносно великою кількістю, повинні бути негативно зарядженими і відносно легкими. Гамма-промені, які не піддаються впливу електричного поля, повинні бути незарядженими. (CC BY 4.0; OpenStax)

    Альфа, бета- і гамма-випромінювання мають різну здатність проникати в речовину (рис.\(\PageIndex{2}\)). Відносно велика альфа-частинка легко зупиняється речовиною (хоча вона може надавати значну кількість енергії речовині, з якою вона контактує). Бета-частинки трохи проникають у речовину, можливо, максимум на кілька сантиметрів. Гамма-промені можуть проникати глибоко в матерію і можуть передавати велику кількість енергії в навколишню речовину. Таблиця\(\PageIndex{1}\) узагальнює властивості трьох основних видів радіоактивних випромінювань.

    imageedit_49_8410675588.jpg
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Різні викиди демонструють різні сили проникнення. (CC BY-NC-SA 3.0; анонімний)
    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Три основні форми радіоактивних викидів
    Характеристика Альфа-частинки Бета-частинки Гамма-промені
    символи α,\(\mathrm{_{2}^{4}He}\) β,\(\ce{^{0}_{-1} e}\) γ
    ідентичність гелієве ядро електрон електромагнітне випромінювання
    заряджати 2+ 1− жоден
    масове число 4 0 0
    проникаюча здатність мінімальний (не проникне в шкіру) короткий (трохи проникне в шкіру і деякі тканини) глибоко (проникне в тканини глибоко)

    Ключ на винос

    Основні типи радіоактивності включають альфа-частинки, бета-частинки та гамма-промені.

    Автори та атрибуція