Надо сказать, что продукты радиоактивного распада сами могут являться радиоактивными. Например, уран имеет целый радиоактивный ряд.

 

Закон радиоактивного распада

 

                                                                            

Теория +ссылки +домашнее задание

1. Ознакомитесь с теорией

 

«Движущей идеей прогресса стала наука»

Френсис Бэкон

Открытие радиоактивности было сделано в результате работы многих ученых. В основном – это Мария и Пьер Кюри, Антуан Беккерель, Фредерик Содди и, конечно, Эрнест Резерфорд. Знания об этом явлении и на сегодняшний день являются очень важным для всего человечества.

Напомним, что в 1896 году Анутаном Беккерелем было открыто совершенно новое излучение, исходящее от урана. Изучением нового излучения занялись многие ученые того времени. Уже в 1898 году, супруги Кюри выяснили, что такое излучение исходит не только от урана, но и от других веществ, таких как радий или полоний. Примерно через год, Резерфорд доказал, что радиоактивное излучение делится на три вида, которые он назвал a-, b-, и g-излучениями.

Ядро любого атома состоит из нуклонов, то есть протонов и нейтронов. Массовым числом называется общее число нуклонов в ядре. Число протонов, входящих в ядро атома, называется зарядовым числом. Это число соответствует порядковому номеру элемента в таблице Менделеева. Таким образом, число нейтронов равно разности массового и зарядового чисел. В опыте Резерфорда использовался радий, который испускал поток a-частиц, проходящих через золотую фольгу. Дальнейшие опыты, с помощью которых были открыты такие частицы, как протон и нейтрон тоже не обходились без участия a-частиц. Но, что заставляет радий испускать эти частицы? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо познакомиться с радиоактивным распадом.

В курсе физики 9 класса уже говорилось об этом явлении. Радиоактивность представляет собой самопроизвольное излучение, сопровождаемое испусканием различных частиц. Все эти излучения делятся на три вида: альфа-распад, бета-распад и гамма-излучение. Альфа-распад характеризуется испусканием ядер гелия два четыре . При этом, образуется новое ядро с массовым числом на четыре меньше и с зарядовым числом – на два меньше, чем у исходного ядра. Этот вид радиоактивного распада наблюдается для тяжелых ядер (с массовым числом более двухсот). Для различных ядер энергия частиц может составлять от 2–9 МэВ. Скорости частиц в одном потоке мало отличаются.

ета-распад характеризуется самопроизвольным испусканием электрона. Однако детальное изучение бета-распада показало, что в нем часть энергии как будто бесследно исчезает. Дело в том, что в процессе бета-распада рождается ещё одна частица, обладающая нулевым зарядом и ничтожно малой (возможно даже нулевой) массой. Такую частицу назвали нейтрино (её часто не указывают в уравнениях соответствующих реакций). Таким образом, при бета-распаде образуется новое ядро с тем же массовым числом и зарядовым числом на единицу больше, чем у исходного ядра. Этот вид радиоактивного распада наблюдается как для тяжелых, так и для средних ядер. В зависимости от того, какое ядро распалось, скорости испускаемых электронов сильно отличаются. Отметим, что некоторые электроны достигают скорости, равной 0,999 скорости света. При такой скорости из-за релятивистских эффектов масса электрона увеличивается в десятки раз.

Исходя из закономерностей и особенностей альфа- и бета-распада, Фредерик Содди вывел общее правило, которое называется правилом смещения. При альфа-распаде ядро теряет положительный заряд 2e и его масса убывает примерно на 4а.е.м. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы. При бета-распаде ядро приобретает положительный заряд равный е, в результате чего смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы.

a-распад

b-распад

Гамма-излучение испускается не атомом, а самим ядром при его переходах между возбужденными состояниями. При этом заряд ядра не изменяется, а масса ядра меняется ничтожно мало. Гамма-излучение является видом электромагнитного излучения с очень малой длиной волны (от 10–13 до 10–10 метров). Гамма-квантами являются фотоны с высокой энергией (от десятков кэВ до нескольких МэВ).

Итак, исследовав все три вида радиоактивных излучений, можно сделать вывод, что при радиоактивном распаде сохраняется суммарный электрический заряд и приближенно сохраняется относительная масса ядер.

Для примера, рассмотрим уже известный нам распад радия. Радий имеет порядковый номер 88 и массу 226. Согласно правилу смещения при альфа-распаде, элемент смещается на две клетки ближе к началу таблицы Менделеева. Под номером 86 в таблице мы видим газ радон. Атомная масса радона равна 222, то есть на 4 атомные единицы меньше, чем масса радия. Зарядовые числа гелия и радона в сумме дают зарядовое число радия. То же самое и с массовым числом.