Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
^Х-> ^1Y+ °e+ + v. (5.6)
В результате позитронного распада атомный номер нуклида уменьшается на единицу. Позитронный распад испытывают ядра с низким отношением Nn / Np. Пример позитронного распада
2Тс->2Мо+ ,e+ + v.
Заметим, что позитрон является античастицей электрона и взаимное столкновение °ё~и \е вызывает процесс аннигиляции
°е+*е*-+2у. (5.7)
В результате этого процесса электрон и позитрон исчезают и вместо них выделяются два у-кванта.
Электронный захват заключается в поглощении ядром электрона с низкой электронной оболочки атома, которую обозначают символом К. Отсюда электронный
250
В.В. Вольхин. Общая химия
захват называют также АГ-захватом. Процесс электронного захвата сопровождается переходом в ядре протона в нейтрон:
"-»X + v,
(5.8)
и перескоком электронов с высших электронных оболочек на вакантные позиции /С-оболочки, что сопровождается испусканием рентгеновского излучения. В целом процесс электронного захвата выражается уравнением
При данном распаде характер превращения нуклидов такой же как при позитронием распаде.
Электронный захват проявляется обычно у нуклидов тяжелых элементов, т.к. у них электронные оболочки с наименьшей энергией имеют малый радиус и ядра легко захватывают с них электроны. Но склонностью к захвату электронов обладают только те ядра, у которых отношение NNZN9 оказывается низким.
Электронный захват может быть проиллюстрирован следующим превращением нуклида ™К:
и К + ° 7* Ar H- V + рентгеновское излучение.
Приведенное уравнение отражает лишь один из двух путей радиоактивного распада нуклида ,"/С Полная схема распада включает в себя две параллельные цепочки
и>Я"+ °е—> |8 Ar + V + рентгеновское излучение (10,7%),
Пример 5.2. Определим формулу дочернего нуклида для каждого из следующих радиоактивных распадов;
5) 33 As + _| е~ -> Y H- V + рентгеновское излучение.
Решение. 1) Атомный номер материнского нуклида уменьшается на две единицы, а массовое число - на четыре единицы. Следовательно, дочерний нуклид - к8 Rn.
2) Бета-распад сопровождается превращением внутри ядра ln°->\p* + _°e~H-v . Атомный номер дочернего нуклида увеличивается на единицу по сравнению с материнским. Следовательно, дочерний нуклид - 22J Th.
3) Позитрониый распад сопровождается превращением внутри ядра Jp+ -» \на + °е++ v,
что приводит к уменьшению атомного номера на единицу. Следовательно, дочерний нуклид - 22,Ne.
4) Гамма-излучение не приводит к изменению атомного номера и массового числа нуклидов и обеспечивает лишь понижение их энергии. Следовательно, дочерний нуклид - ]] Se.
А7 X + ° е -» z\ Y + V H- рентгеновское излучение.
(5.9)
40 19
К-+ J01Ca+ _°? + v.
(89,3%)
1) 2JJ Ra-+Y + J а,
2) 2JjAc-+Y+ + У
3) 22Na-> YH- >+ + v,
4) Se -» Y H-» у,
Ядерные реакции
251
5) Электронный захват сопровождается превращением внутри ядра \р* + _°e~-» i n0 + v. Атомный номер дочернего нуклида уменьшается на единицу по сравнению с материнским. Следовательно, дочерний нуклид - Ц Ge.
При единичном радиоактивном распаде нестабильного нуклида не всегда образуется стабильный дочерний нуклид. Он может вновь испытывать радиоактивный распад. Если такая ситуация повторяется многократно, то возникает радиоактивный ряд. Родоначальниками радиоактивных рядов могут быть наиболее тяжелые элементы, радиоактивный распад которых, обычно альфа-распад, вновь приводит к образованию неустойчивого нуклида.
В природе известны три радиоактивных ряда, родоначальниками которых являются нуклиды Th (ряд тория), 2JjU (ряд урана) и 2Ц U (ряд актиния). Родоначальник четвертого ряда 2J4Pu (ряд нептуния) получается с помощью ядерных реакций. Ряд тория характеризуется следующей схемой радиоактивных распадов:
29oTh -^* 2SsRa 2SeAc 29oTh -^* Ii1Ra ?^-
SRn ^2JSPo ^212pb 5/13Bi С^;12ро с^-рь
Ряд урана завершается нуклидом 2J2Pb, ряд актиния - 2J2Pb5 ряд нептуния-2J;1 Bi. В конце каждого ряда - стабильный нуклид. Нуклид 2J3 Bi является радиоактивным, но его период полураспада оценивается величиной 2,7-10|7лет. Интересно, что массовые числа всех членов ряда тория кратны четырем и могут быть выражены формулой 4п. Три других ряда также подчиняются определенным формулам: An + 1 для ряда нептуния, 4п +2 для ряда урана и 4п +3 для ряда актиния.
Реакции при бомбардировке ядер (ядерные реакции). В ходе ядерных реакций происходит превращение одних элементов в другие путем бомбардировки ядер определенного нуклида у-квантами, протонами, нейтронами, ?-частицами, ос-частицами (ядра Не) и ядрами других элементов, обычно более легких, чем элемент мишени.
Первые ядерные реакции были осуществлены Ирен и Фредериком Жолио-Кюри в 1932 г. Они провели бомбардировку а-частицами ядер легких элементов, как например 22Mg +2 а—» [2JSi]-»"Si + 1 и, и получили искусственные радионуклиды. Так, в результате проведенной реакции образуется неустойчивый нуклид "Si, который испытывает позитронный распад "Si—» "Al + °е+ + v.
В последнее время в качестве бомбардирующих частиц начали использовать также протоны \р, нейтроны [ п, дейтроны 2 d (ядра ,H+), ядра 12C, 1^N, 1JO и другие. В связи с расширением круга бомбардирующих частиц существенно увеличилось разнообразие типов ядерных реакций. Многие из ядерных реакций удалось осуществить благодаря ускорению бомбардирующих частиц.
