11.3: Емісія бета-частинок

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18148

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

У елементі з «надлишком» нейтронів один з цих нейтронів може руйнуватися, утворюючи електрон і протон. У цьому процесі також виробляється антинутрино, але оскільки він не має маси, він взагалі ігнорується в цьому процесі. Ядерне рівняння для розкладання нейтрона можна записати:

\[\ce{_{0}^{1}n -> _{-1}^{0}\beta +_{1}^{1}p} \nonumber \]

де нейтрон має символ\(\ce{^1_{0}n}\), протон має символ, а електрон\(\ce{^1_{1}p}\), який виробляється, називається бета-частинкою, з символом\(\ce{^0_{-1}\beta}\). Оскільки ядерне рівняння має балансувати масу та атомні номери, «атомний номер» бета-частинки повинен бути —1. Додавання атомних чисел у правій частині наведеного вище рівняння дає {(-1) + (+1) = 0}; ідентичний «атомному номеру» в нейтроні (\(\ce{^1_{0}n}\)); (хоча нейтрон може руйнуватися, щоб виробити протон, в нейтроні немає фактичних протонів, отже, його атомний номер дорівнює нулю). Так само «масове число» бета-частинки повинно бути нульовим, оскільки протон (продукт) та нейтрон (реагент) мають масу по одному. Тому, коли ядро втрачає бета-частинку, кількість нейтронів в ядрі зменшується на одиницю, але масове число не змінюється; нейтрон перетворюється в протон, також має масовий номер один. Оскільки нейтрон перетворюється в протон, атомний номер елемента збільшується на одну одиницю, змінюючи тотожність елемента на наступну найвищу в таблиці Менделєєва. Наприклад, торій-234 зазнає втрат бета-частинки для утворення протактінію-234 рівнянням, показаним нижче:

\[_{90}^{234}\textrm{Th}\rightarrow +_{-1}^{0}\beta +_{91}^{234}Pa \nonumber \]

Знову ж таки, при випромінюванні бета-частинок масове число не змінюється, але атомний номер збільшується на одну одиницю.

Вправа\(\PageIndex{1}\): Beta-Particle Emission

Вісмут-210 і свинцево-214 зазнають втрати бета-частинки для утворення різних елементів. Для кожного з цих процесів радіоактивного розпаду напишіть відповідне ядерне рівняння і покажіть природу елементів, які утворюються.

Вправа\(\PageIndex{2}\): Beta-Particle Emission

Хлор-39 і стронцій-90 піддаються втраті бета-частинки з утворенням різних елементів. Для кожного з цих процесів радіоактивного розпаду напишіть відповідне ядерне рівняння і покажіть природу елементів, які утворюються.