11.2: Відкриття та природа радіоактивності
- Page ID
- 21885
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.

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.

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.