Виды радиоактивных превращений

Альфа-распад. Ядро гелия ⁴₂Не называют альфа-частицей (a - частица). Альфа-распад состоит в том, что тяжелое ядро самопроизвольно испускает a-частицу, в результате массовое число ядра уменьшается на четыре единицы, а зарядовое на две. Распад протекает по схеме:

(3.10)

где Х – символ материнского, а Y – дочернего ядер.

Бета-распад. Электроны и позитроны, образующиеся при радиоактивных превращениях, называют бета-частицами. Существуют три разновидности бета-распада. В первом случае ядро, испытывающее радиоактивное превращение испускает электрон: b ^- - или электронный распад; в другом – позитрон: b ⁺ - или позитронный распад; в третьем случае ядро поглощает один из электронов электронной оболочки атома, испуская нейтрино: е – или электронный захват.

Явление электронного распада состоит в том, что ядро самопроизвольно испускает электрон и легчайшую электрически нейтральную частицу антинейтрино . При этом зарядовое число ядра увеличивается на единицу, а массовое – остается постоянным. Схема распада имеет вид:

. (3.11)

Чтобы подчеркнуть сохранение заряда и числа нуклонов в процессе бета-распада, бета-электрону приписывают зарядовое число Z = -1 и массовое число А = 0.

Позитронный распад протекает по схеме

. (3.12)

При позитронном распаде ядро испускает позитрон и нейтрино . В результате образуется дочернее ядро с зарядовым числом меньшим на единицу. Схема радиоактивного превращения ядра при электронном захвате имеет вид:

. (3.13)

Пример 7. Таллий – 208 испытывает электронный бета-распад с периодом полураспада 3,07 мин. Ядро какого изотопа образуется в результате распада? Рассчитать массу дочерних ядер через 20 с, если в начальный момент времени активность таллия – 208 равнялась 5000 Бк.

Необходимо привести общую схему электронного бета-распада:

.

Из схемы следует, что образуется ядро с зарядовым числом большим на единицу. Порядковый номер таллия в таблице Менделеева 81, следовательно, образуется ядро свинца, порядковый номер которого 82:

.

Массу образующегося элемента можно найти, если известно число нуклидов N_Pb:

,

где M_Pb – молярная масса свинца: M_Pb = 208 · 10^-3 кг/моль

Для нахождения числа дочерних ядер необходимо использовать формулу:

N_Pb = N₀ (1 – е ^{-l t}),

Чтобы определить количество материнских ядер в начальный момент времени необходимо воспользоваться формулой (3.7), связывающей активность радионуклида с числом ядер:

А = lN