Конспект урока: Альфа- и бета-распады. Правила смещения

Альфа-распад. Правило смещения при альфа-распаде

Рассмотрим, как изменяются массовое и зарядовое число радиоактивного изотопа в процессе альфа-распада — испускания ядра гелия.

Обозначим исходное радиоактивное ядро символом X, а получившееся в результате ядерной реакции ядро — символом Y. Тогда реакцию альфа-распада в общем виде можно записать следующим образом:
 

${}_Z{}^{A}X\to {}_2{}^{4}He+{}_{Z-2}{}^{A-4}Y$.
 

Ядро распадающегося радиоактивного элемента называют материнским, а получившееся после вылета альфа-частицы ядро — дочерним.

Правило смещения при альфа-распаде: элемент, полученный в результате альфа-распада, находится в таблице Менделеева на две клетки ближе к началу, чем исходный элемент.
 

Обычно полученное в ходе альфа-распада ядро не является радиоактивным, поэтому интенсивность альфа-излучения со временем снижается.
 

Альфа-распад наблюдается практически у всех ядер с атомной массой, превышающей значение 208. В этом случае величина ядерных сил оказывается недостаточно большой, чтобы удерживать вместе все протоны и нейтроны в ядре. Отдельные частицы или группы частиц могут покидать ядра таких элементов. В случае, если отделившаяся группа состоит из двух протонов и двух нейтронов, ядро испустило альфа-частицу.

Бета-распад. Правило смещения при бета-распаде

Теперь рассмотрим процессы, происходящие в ядре при бета-распаде. Вам уже известно, что бета-излучение представляет собой поток электронов. Внутри атомных ядер электроны существовать не могут, они образуются в результате превращения нейтрона ${}_0{}^{1}n$ в протон ${}_1{}^{1}p$. Данный процесс может происходить как внутри ядра, так и со свободными нейтронами, среднее время жизни которых составляет около 15 минут. Запишем данное превращение в виде реакции:

${}_0{}^{1}n\to {}_1{}^{1}p+{}_{-1}{}^{0}e+{}_0{}^0\tilde{\nu }$.

Таким образом, в результате превращения нейтрона в протон также образуется электрон ${}_{-1}{}^{0}e$ и ещё одна нейтральная частица с нулевой массой покоя — электронное антинейтрино ${}_0{}^0\tilde{\nu }$. Обе частицы покидают ядро атома в процессе бета-распада.
 

Реакцию бета-распада в общем виде можно записать следующим образом:
 

${}_Z{}^{A}X\to {}_{-1}{}^{0}e+{}_{Z+1}{}^{A}Y+{}_0{}^0\tilde{\nu }$.
 

При таком процессе число протонов в ядре увеличивается на единицу, а число нейтронов уменьшается на единицу, следовательно, массовое число при бета-распаде не изменяется.

Правило смещения при бета-распаде: элемент, полученный в результате бета-распада, находится в таблице Менделеева на одну клетку ближе к концу, чем исходный элемент.

При рассмотренных радиоактивных превращениях дочерние ядра всегда оказываются более стабильными. Это связано с тем, что их удельная энергия связи всегда больше удельной энергии связи материнского ядра.

Свободный протон не может превратиться в нейтрон, так как его масса меньше массы нейтрона и он не обладает достаточной энергией. Но, если ядро обладает избытком энергии, такой процесс становится возможным. В результате такого превращения из ядра вылетает позитрон (антиэлектрон) ${}_{+1}{}^{0}e$ и электронное нейтрино ${}_0{}^0\nu$:

${}_1{}^{1}p\to {}_0{}^{1}n+{}_{+1}{}^{0}e+{}_0{}^0\nu$.
 

Позитрон — это частица, масса которой равна массе электрона, а заряд равен модулю заряда электрона (так называемая античастица электрона).

Итоги

• Реакция альфа-распада в общем виде: ${}_Z{}^{A}X\to {}_2{}^{4}He+{}_{Z-2}{}^{A-4}Y$.
• Правило смещения при альфа-распаде: элемент, полученный в результате альфа-распада, находится в таблице Менделеева на две клетки ближе к началу, чем исходный элемент.
• Реакция превращения нейтрона в протон: ${}_0{}^{1}n\to {}_1{}^{1}p+{}_{-1}{}^{0}e+{}_0{}^0\tilde{\nu }$.
• Реакция бета-распада в общем виде: ${}_Z{}^{A}X\to {}_{-1}{}^{0}e+{}_{Z+1}{}^{A}Y+{}_0{}^0\tilde{\nu }$.
• Правило смещения при бета-распаде: элемент, полученный в результате бета-распада, находится в таблице Менделеева на одну клетку ближе к концу, чем исходный элемент.