Правило пристраности у радиоактивном распаду

Правило пристраности за радиоактивни распад у радиохемији и нуклеарној физици, које је такође познато као Содди-Фаиенце закон, је правило које одређује трансформацију једног елемента у други током радиоактивног распада. Излагао га је 1913. самостално два научника: енглески радиохемичар Фредерицк Содди и амерички физичар-хемичар с пољским коријенима Цасимир Фаианс.

Достигнућа Фредерицк Соддија на пољу радиоактивности

Содди, заједно са Рутхерфордом, налази се на челу открића радиоактивних атомских трансформација. Тако је 1903. године Содди открио да радијум емитује језгре хелијума током његовог пропадања. Овај научник је такође показао да атоми истог хемијског елемента могу имати различите масе, што га је навело да развије концепт изотопа. Содди је поставио правила за уклањање хемијских елемената током алфа и бета радиоактивног распада, што је био важан корак у разумевању односа између породица радиоактивних елемената.

Године 1921. награђен је Фредерицк Содди Нобелова награда за хемију за значајна открића у физици радиоактивних елемената и за истраживање природе изотопа.

Радови Цасимира Фаианса

Овај научник је спровео важне студије радиоактивности различитих изотопа и развио квантну теорију електронске структуре молекула. 1913. године, истовремено са Фредерицком Соддијем и независно од њега, Фаианс је открио правила расељавања, која управљају конверзијом неких хемијских елемената у друге у процесу радиоактивног распада. Фајани су такође открили нови хемијски елемент, протактинијум.

Концепт радиоактивности

Пре разматрања закона радиоактивног распада и правила померања, неопходно је разумети концепт радиоактивности. У физици, ова реч значи способност језгра неких хемијских елемената да емитују зрачење, које има следеће особине:

• способност продирања у људска ткива, што има деструктивно дејство;
• способност јонизације гасова;
• стимулација процеса флуоресценције;
• пролазак кроз различита чврста и течна тела.

Због ових способности, ово зрачење се обично назива јонизовањем. Природа зрачења може бити или електромагнетна, на пример, Кс-зраке или гама-зрачења, или да имају корпускуларни карактер, емисију језгра хелијума, протоне, електроне, позитроне и друге елементарне честице.

Дакле, радиоактивност је феномен који се опажа у нестабилним атомским језграма, које се спонтано могу претворити у језгре стабилнијих елемената. Једноставно речено, нестабилни атом емитује радиоактивно зрачење да би постао стабилан.

Нестабилни атомски изотопи

Нестабилни изотопи, тј. Атоми истог хемијског елемента који имају различите атомске масе, су у узбуђеном стању. То указује на то да имају повећану енергију, коју настоје дати да би ушли у стање равнотеже. С обзиром да су све енергије атома квантизиране, тј. Да имају дискретне вриједности, тада се сам радиоактивни распад јавља због губитка специфичне кинетичке енергије.

Нестабилни изотопи у процесу радиоактивног распада постају стабилнији, али то не значи да новоформирана језгра неће имати радиоактивност, већ се може распасти. Упечатљив пример овог процеса је нуклеус уранијума-238, који је неколико векова доживео низ пропадања, прелазећи, на крају, у атом олова. Имајте на уму да, у зависности од типа изотопа, он може спонтано да се распада, како у милионитима секунде, тако иу милијардама година, на пример, исти уранијум-238 има полу-живот (време за које пола језгра пропада) једнако 4,468 милијарди година, у исто време, за калијум-35 изотоп, овај период је 178 милисекунди.

Различити типови радиоактивности

Примена одређеног правила радиоактивног биаса зависи од типа радиоактивног распада који одређени елемент доживљава. Генерално, разликују се следеће врсте радиоактивности:

• алфа распадање;
• бета децаи;
• гама распад;
• пропадање са емисијом слободних неутрона.

Све ове врсте радиоактивног распада (са изузетком емисије слободних неутрона) установио је новозеландски физичар. Ернест Рутхерфорд почетком 20. века.

Корпускуларни типови пропадања

Алфа распад повезан је са емисијом језгара хелијума-4, то јест, то је ствар корпускуларног зрачења, чије честице се састоје од два протона и два неутрона. То значи да је маса ових честица 4 у атомским масеним јединицама (АЕМ), а електрични набој је +2 у јединицама елементарног електричног набоја (1 елементарни набој у СИ систему је једнак 1.602 * 10 ^{- 19} Ц). Емитовано језгро хелијума пре распада било је део језгра нестабилног изотопа.

Природа бета распадања је емисија електрона који имају масу 1/1800 АЕМ и наелектрисање -1. Због негативног набој електрона овај распад се назива бета-негативан. За разлику од алфа честице, електрон није постојао пре распада у атомском језгру, већ је настао као резултат конверзије неутрона у протон. Потоњи су остали у нуклеусу након распада, а електрон је напустио атомско језгро.

Затим је откривен бета-позитивни распад, који се састоји од емитовања позитрон-античестице електрона. Радиоактивни позитрон настаје као резултат обрнуте реакције од електрона, тј. Протон у нуклеусу се претвара у неутрон, губи свој позитивни набој.

У серији радиоактивних трансформација једног језгра у друго, емитују се неутрони различитих енергија. Као и протон, неутрон има масу од 1 АЕМ (прецизније, неутрон је 0,137% тежи од протона) и има нулти електрични набој. Тако, са овом врстом пропадања, родитељско језгро губи само 1 јединицу своје масе.

Гама распад

Гама распад, за разлику од претходних типова пропадања, има електромагнетску природу, то јест, ово зрачење је слично рендгенском или видљивом светлу, међутим, таласна дужина гама зрачења је много мања него код било ког другог електромагнетног таласа. Гама зраке немају масу за одмор и пуњење. У ствари, гама зраци - то је додатна енергија која је постојала пре колапса у језгру атома, узрокујући њену нестабилност. Хемијски елемент задржава своју позицију у периодном систему. Д.И. Менделеев са гама распадом.

Правила о радио смјени

Користећи ова правила, лако можете одредити који хемијски елемент треба да се добије од одређеног родитељског изотопа са одређеним типом радиоактивног распада. Објашњава пристраност ових правила у физици:

• Са алфа распадом, пошто нуклеус губи 4 АЕМ масе и +2 јединице набоја, формира се хемијски елемент, који је 2 места лево у периодном систему ДИ Менделејева. На пример, ₉₂ У ²³⁸ = ₉₀ Тх ²³⁴ , овде индекс је набој, а горњи је маса језгра.
• У случају бета-негативног распада, набој родитељског језгра се повећава за 1 јединицу, док маса остаје непромијењена (маса електрона емитираног током овог пропадања је само 0,06% масе протона). У овом случају, правило равнотежног помака наводи да би се требао формирати изотоп кемијског елемента, који стоји на једној ћелији десно од материнског елемента у табели ДИ Менделејева. На пример, ₈₂ Пб ²¹² = ₈₃ Би ²¹² .
• Правило померања током бета-позитивног распада (зрачење позитрона) наводи да се као резултат овог процеса формира хемијски елемент, који је 1 позиција лево од основног елемента, и има исту масу језгра као и она. На пример, ₇ Н ¹³ = ₆ Ц ¹³ .