Der Prozess der natürlichen radioaktiven Zerfall

Bestimmte natürlich vorkommende radioaktive Isotope sind instabil: Ihr Kern bricht auseinander, Kernzerfall unterziehen. Manchmal ist das Produkt dieser Kernzerfall ist instabil selbst und Kernzerfall erfährt, auch.

Wenn beispielsweise U-238 (eine der radioaktiven Isotope von Uran) zunächst abnimmt, erzeugt er Th-234, die zu Pa-234 zerfällt. Der Zerfall wird fortgesetzt, bis schließlich nach insgesamt 14 Stufen, Pb-206 hergestellt wird. Pb-206 stabil ist, und die Zerfalls Sequenz oder Reihe, stoppt.

Der Kern hat Protonen zusammengeschoben in einem extrem kleinen Raumvolumen positiv geladen. Alle diese Protonen sind abstoßende einander. Die Kräfte, die normalerweise den Kern zusammenhalten manchmal kann den Job nicht machen, und so bricht der Kern auseinander, Kernzerfall unterziehen.

Alle Elemente mit 84 oder mehr Protonen sind unstable- sie durchlaufen Zerfall schließlich. Andere Isotope mit weniger Protonen in ihrem Kern sind auch radioaktiv. Die Radioaktivität entspricht dem Neutronen- / Proton-Verhältnis im Atom:

• Wenn das Neutron / proton-Verhältnis zu hoch ist (es gibt zu viele oder zu wenige Neutronen Protonen), wird das Isotop gesagt sein neutronenreiche und ist daher instabil.

• Wenn das Neutron / proton-Verhältnis zu niedrig ist (es sind zu wenige oder zu viele Neutronen Protonen), ist die Isotopen instabil.

Das Neutron / Proton-Verhältnis für ein bestimmtes Element muss innerhalb eines bestimmten Bereichs fallen für das Element stabil. Deshalb einige Isotope eines Elements stabil sind und andere sind radioaktiv.

Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten, die natürlicherweise radioaktive Isotope Zerfall vorkommen:

• Alpha Partikelemission

• Beta Partikelemission

• Gamma Strahlungsemission

Darüber hinaus gibt es ein paar weniger häufige Arten von radioaktiven Zerfall:

• Positronenemissions

• Elektroneneinfang

Alpha-Emission

Ein alpha-Teilchen wird als positiv geladene Teilchen eines Heliumkerne definiert. Ein Alphateilchen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, so kann es als ein Helium-4-Atom darstellen. Als ein Alphateilchen aus dem Kern einer radioaktiven Atom wegbricht, hat es keine Elektronen, so hat sie eine Ladung +2. Daher ist es ein positiv geladenes Teilchen eines Heliumkerne.

Aber Elektronen sind grundsätzlich frei - leicht zu verlieren und einfach zu gewinnen. Also normalerweise wird ein Alpha-Teilchen ohne Ladung gezeigt, weil es sehr schnell zwei Elektronen aufnimmt und wird zu einem neutralen Heliumatom anstelle eines Ions.

Große, schwere Elemente, wie Uran und Thorium, neigen alpha-Emission zu unterziehen. Dieser Zerfall Modus entlastet den Kern von zwei Einheiten von positiver Ladung (zwei Protonen) und vier Einheiten der Masse (zwei Protonen + zwei Neutronen). Jedes Mal, wenn ein Alpha-Teilchen emittiert wird, vier Einheiten der Masse verloren.

Radon-222 (Rn-222) ist ein weiteres Alphateilchen-Emitter, wie in der folgenden Gleichung gezeigt ist:

Hier erfährt Radon-222 Kernzerfall mit der Veröffentlichung eines Alpha-Teilchen. Die anderen verbleibenden Isotop muss eine Massenzahl von 218 (222-4) und eine Ordnungszahl von 84 (86-2), die das Element als Polonium (Po) identifiziert.

Beta-Emission

EIN beta-Teilchen ist im wesentlichen ein Elektron, das von dem Kern emittiert wird. Jod-131 (I-131), die in der Erkennung und Behandlung von Schilddrüsenkrebs verwendet wird, ist eine Beta-Partikelemitter:

Hier wird die Jod-131 verströmt eine Beta-Teilchen (ein Elektron), ein Isotop mit der Massenzahl 131 (131 - 0) verlassen und der Ordnungszahl 54 (53 - (-1)). Eine Ordnungszahl von 54 identifiziert das Element als Xenon (Xe).

Beachten Sie, dass die Massenzahl nicht ändert von I-131 geht zu Xe-131, aber die Ordnungszahl um eins erhöht. Im lod Kern wurde ein Neutron (verfallene) in ein Proton und ein Elektron umgewandelt, und das Elektron aus dem Kern als Betateilchen emittiert.

Isotopen mit einer hohen Neutronen / proton Verhältnis laufen oft beta-Emission, weil dieser Zerfallsmodus die Anzahl der Neutronen ermöglicht durch ein und die Anzahl der Protonen verringert werden, um um eins erhöht werden, wodurch die neutronen / proton-Verhältnis zu senken.

Gamma-Emission

Alpha und Beta-Teilchen haben die Eigenschaften der Materie: Sie haben bestimmte Maße, besetzen Raum, und so weiter. Da es jedoch keine Massenänderung mit Gamma-Emission verbunden sind, könnten Sie auf Gamma-Emission beziehen Gammastrahlungsemission.

Gamma-Strahlung ist ähnlich wie Röntgenstrahlen - hohe Energie, kurzwellige Strahlung. Gamma-Strahlung begleitet häufig sowohl Alpha- und Beta-Emission, aber es ist in der Regel nicht in einem ausgewogenen Kernreaktion gezeigt.

Einige Isotope wie Cobalt-60 (Co-60) abgeben, große Mengen an Gammastrahlung. Co-60 ist in der Strahlenbehandlung von Krebs verwendet. Das medizinische Personal konzentrieren Gammastrahlen auf den Tumor, ist es somit zu zerstören.

Positronenemissions

Obwohl die Positronen-Emissions nicht mit natürlich vorkommenden radioaktiven Isotopen auftreten, tritt es auf natürliche Weise in ein paar Menschen verursachten diejenigen. EIN Positron ein Elektron ist im wesentlichen die eine positive Ladung, anstatt eine negative Ladung aufweist.

Ein Positron wird gebildet, wenn ein Proton im Kern in ein Neutron zerfällt und eine positiv geladene Elektronen. Das Positron wird dann vom Kern emittiert wird. Dieser Vorgang erfolgt in wenigen Isotopen, wie Kalium-40 (K-40), wie in der folgenden Gleichung gezeigt ist:

Die K-40 gibt das Positron, ein Element mit einer Massenzahl von 40 (40-0) verlassen und der Ordnungszahl 18 (19-1). Ein Isotop von Argon (Ar), Ar-40, gebildet worden ist.

Elektroneneinfang

Elektroneneinfang in dem eine seltene Art von Kernzerfall ein Elektron aus dem innersten Energieniveau durch den Kern eingefangen wird. Dieses Elektron kombiniert mit einem Proton ein Neutron zu bilden. Die Ordnungszahl verringert sich um eins, aber die Massenzahl gleich bleibt.

Die folgende Gleichung zeigt die Elektronen-Einfang von Polonium-204 (Po-204):

Das Elektron kombiniert mit einem Proton in der Polonium-Kern, ein Isotop von Wismut (Bi-204) zu schaffen. Die Einnahme der 1s Elektron hinterlässt eine freie Stelle in den 1s-Orbitalen. Electrons Dropdown die Vakanz zu füllen, Energie im Röntgen Teil des elektromagnetischen Spektrums freigibt.