Mionzi ya alpha na beta kwa ujumla huitwa miozo ya mionzi. Huu ni mchakato ambao ni utoaji wa chembe ndogo ndogo kutoka kwa kiini, kutokea kwa kasi kubwa. Matokeo yake, atomi au isotopu yake inaweza kubadilika kutoka kipengele kimoja cha kemikali hadi kingine. Kuoza kwa alpha na beta kwa nuclei ni tabia ya vitu visivyo na msimamo. Hizi ni pamoja na atomi zote zilizo na nambari ya chaji kubwa kuliko 83 na nambari ya wingi zaidi ya 209.
Masharti ya kuitikia
Mtengano, kama mabadiliko mengine ya mionzi, ni ya asili na ya bandia. Mwisho hutokea kwa sababu ya kupenya kwa chembe fulani za kigeni kwenye kiini. Kiasi gani cha kuoza kwa alpha na beta ambayo atomi inaweza kuathiri inategemea tu jinsi hali dhabiti inavyofikiwa.
Katika hali ya asili, uozo wa alpha na beta hutokea.
Chini ya hali ya bandia, neutroni, positroni, protoni na nyinginezo, aina adimu za uozo na mabadiliko ya viini zipo.
Majina haya yalitolewa na Ernest Rutherford, aliyesomea mionzi ya mionzi.
Tofauti kati ya thabiti na isiyo thabitimsingi
Uwezo wa kuoza moja kwa moja unategemea hali ya atomi. Kinachojulikana kama "imara" au kiini kisicho na mionzi ni tabia ya atomi zisizooza. Kwa nadharia, vipengele vile vinaweza kuzingatiwa kwa muda usiojulikana ili hatimaye kushawishika juu ya utulivu wao. Hii inahitajika ili kutenganisha viini vile na vile visivyo imara, ambavyo vina nusu ya maisha marefu sana.
Kwa makosa, atomi kama hiyo "polepole" inaweza kudhaniwa kuwa dhabiti. Hata hivyo, tellurium, na haswa zaidi, nambari yake ya isotopu 128, ambayo ina nusu ya maisha ya miaka 2.2 · 1024, inaweza kuwa mfano wa kushangaza. Kesi hii haijatengwa. Lanthanum-138 ina nusu ya maisha ya miaka 1011. Kipindi hiki ni mara thelathini ya umri wa ulimwengu uliopo.
Kiini cha uozo wa mionzi
Mchakato huu hutokea bila mpangilio. Kila radionuclide inayooza hupata kiwango ambacho ni mara kwa mara kwa kila kesi. Kiwango cha kuoza hawezi kubadilika chini ya ushawishi wa mambo ya nje. Haijalishi ikiwa majibu yatatokea chini ya ushawishi wa nguvu kubwa ya mvuto, kwa sifuri kabisa, katika uwanja wa umeme na magnetic, wakati wa mmenyuko wowote wa kemikali, na kadhalika. Mchakato unaweza kuathiriwa tu na athari ya moja kwa moja kwenye mambo ya ndani ya kiini cha atomiki, ambayo haiwezekani kabisa. Mwitikio huo ni wa kujitokeza na unategemea tu atomi inamoendelea na hali yake ya ndani.
Unaporejelea miozo ya mionzi, neno "radionuclide" hutumiwa mara nyingi. Kwa wale ambao sioukiifahamu, unapaswa kujua kwamba neno hili linaashiria kundi la atomi ambazo zina sifa ya mionzi, nambari yao ya molekuli, nambari ya atomiki na hali ya nishati.
Redionuclides mbalimbali hutumiwa katika nyanja za kiufundi, kisayansi na maeneo mengine ya maisha ya binadamu. Kwa mfano, katika dawa, vipengele hivi hutumiwa katika kuchunguza magonjwa, usindikaji wa madawa, zana na vitu vingine. Kuna hata idadi ya dawa za tiba na tiba za redio.
Cha muhimu zaidi ni ufafanuzi wa isotopu. Neno hili linamaanisha aina maalum ya atomi. Zina nambari ya atomiki sawa na kitu cha kawaida, lakini nambari tofauti ya misa. Tofauti hii inasababishwa na idadi ya neutroni, ambazo haziathiri malipo, kama protoni na elektroni, lakini hubadilisha wingi wao. Kwa mfano, hidrojeni rahisi ina nyingi kati yao 3. Hiki ndicho kipengele pekee ambacho isotopu zimepewa majina: deuterium, tritium (moja pekee ya mionzi) na protium. Katika hali nyingine, majina hutolewa kulingana na wingi wa atomiki na kipengele kikuu.
Alpha decay
Hii ni aina ya athari ya mionzi. Ni kawaida kwa vipengele vya asili kutoka kwa muda wa sita na saba wa meza ya mara kwa mara ya vipengele vya kemikali. Hasa kwa vipengele vya bandia au transuranium.
Vipengee vinavyotegemea kuoza kwa alpha
Idadi ya metali zinazobainishwa na kuoza huku ni pamoja na thoriamu, urani na vipengele vingine vya kipindi cha sita na saba kutoka kwa jedwali la upimaji la vipengele vya kemikali, kuhesabu kutoka bismuth. Mchakato pia hupitia isotopu kutoka kati ya nzitovitu.
Nini hutokea wakati wa majibu?
Uozo wa alpha unapoanza, utoaji kutoka kwa kiini cha chembe chenye protoni 2 na jozi ya nyutroni. Chembe iliyotolewa yenyewe ni kiini cha atomi ya heliamu, yenye uzito wa yuniti 4 na chaji ya +2.
Kwa sababu hiyo, kipengele kipya kinatokea, ambacho kiko seli mbili upande wa kushoto wa cha asili katika jedwali la muda. Mpangilio huu umeamua na ukweli kwamba atomi ya awali imepoteza protoni 2 na pamoja nayo - malipo ya awali. Kwa hivyo, wingi wa isotopu inayotokana hupunguzwa kwa vitengo 4 vya molekuli ikilinganishwa na hali ya awali.
Mifano
Wakati wa kuoza huku, thoriamu hutengenezwa kutokana na urani. Kutoka kwa waturiamu huja radium, kutoka kwayo hutoka radon, ambayo hatimaye inatoa polonium, na hatimaye kuongoza. Katika mchakato huu, isotopu za vitu hivi huundwa, na sio wao wenyewe. Kwa hiyo, inageuka uranium-238, thorium-234, radium-230, radon-236 na kadhalika, hadi kuonekana kwa kipengele imara. Fomula ya majibu kama haya ni kama ifuatavyo:
Th-234 -> Ra-230 -> Rn-226 -> Po-222 -> Pb-218
Kasi ya chembe ya alfa iliyochaguliwa wakati wa utoaji ni kutoka kilomita elfu 12 hadi 20 kwa sekunde. Kwa kuwa katika ombwe, chembe kama hiyo inaweza kuzunguka ulimwengu katika sekunde 2, kusonga kando ya ikweta.
Kuoza kwa Beta
Tofauti kati ya chembe hii na elektroni iko katika nafasi ya kuonekana. Kuoza kwa beta hutokea kwenye kiini cha atomi, si kwenye ganda la elektroni linaloizunguka. Ya kawaida zaidi ya mabadiliko yote yaliyopo ya mionzi. Inaweza kuzingatiwa katika karibu zote zilizopo sasavipengele vya kemikali. Inafuata kutoka kwa hili kwamba kila kipengele kina angalau isotopu moja chini ya kuoza. Katika hali nyingi, uozo wa beta husababisha kuoza kwa beta-minus.
Mtiririko wa majibu
Katika mchakato huu, elektroni hutolewa kutoka kwa kiini, ambayo imetokea kutokana na mabadiliko ya moja kwa moja ya nyutroni kuwa elektroni na protoni. Katika kesi hii, kwa sababu ya wingi mkubwa, protoni hubaki kwenye kiini, na elektroni, inayoitwa chembe ya beta minus, huacha atomi. Na kwa kuwa kuna protoni zaidi kwa kila kitengo, kiini cha kipengele chenyewe hubadilika kwenda juu na iko upande wa kulia wa ya asili katika jedwali la muda.
Mifano
Kuoza kwa beta yenye potasiamu-40 huigeuza kuwa isotopu ya kalsiamu, ambayo iko upande wa kulia. Kalsiamu ya mionzi-47 inakuwa scandium-47, ambayo inaweza kugeuka kuwa titanium-47 imara. Je, uozo huu wa beta unaonekanaje? Mfumo:
Ca-47 -> Sc-47 -> Ti-47
Kasi ya chembe ya beta ni mara 0.9 ya kasi ya mwanga, ambayo ni 270,000 km/sekunde.
Hakuna nyuklidi nyingi za beta asilia. Kuna wachache sana muhimu. Mfano ni potasiamu-40, ambayo ni 119/10,000 tu katika mchanganyiko wa asili. Pia, miongoni mwa radionuclides asilia za beta-minus amilifu ni bidhaa za kuoza za alpha na beta za urani na thoriamu.
Kuoza kwa Beta kuna mfano wa kawaida: thorium-234, ambayo katika uozo wa alpha hugeuka kuwa protactinium-234, na kisha kwa njia hiyo hiyo inakuwa uranium, lakini nambari yake ya isotopu 234. Uranium-234 hii tena kutokana na alpha kuoza inakuwawaturiamu, lakini tayari aina tofauti yake. Hii thorium-230 basi inakuwa radium-226, ambayo inageuka kuwa radon. Na katika mlolongo huo huo, hadi thallium, tu na mabadiliko tofauti ya beta nyuma. Uozo huu wa beta ya mionzi huisha na uundaji wa risasi-206 thabiti. Mabadiliko haya yana fomula ifuatayo:
Th-234 -> Pa-234 -> U-234 -> Th-230 -> Ra-226 -> Rn-222 -> At-214 -230-243-623-623 Pb-206
Redionuclides asilia na muhimu za beta ni K-40 na vipengele kutoka thallium hadi urani.
Beta-plus kuoza
Pia kuna mabadiliko ya beta plus. Pia inaitwa positron beta decay. Inatoa chembe inayoitwa positron kutoka kwenye kiini. Matokeo yake ni mabadiliko ya kipengele asili hadi kile kilicho upande wa kushoto, ambacho kina nambari ya chini.
Mfano
Wakati kuoza kwa beta ya elektroni kunatokea, magnesiamu-23 inakuwa isotopu thabiti ya sodiamu. Europium-150 yenye mionzi inakuwa samarium-150.
Matendo yanayotokana na uozo wa beta yanaweza kutoa uzalishaji wa beta+ na beta. Kasi ya kutoroka kwa chembe katika visa vyote viwili ni mara 0.9 ya kasi ya mwanga.
Miozo mingine ya mionzi
Mbali na athari kama vile uozo wa alpha na uozo wa beta, fomula yake ambayo inajulikana sana, kuna michakato mingine ambayo ni adimu na ni sifa zaidi ya radionuclides bandia.
Kuoza kwa nyutroni. Chembe ya upande wowote ya kitengo 1 hutolewaraia. Wakati huo, isotopu moja inageuka kuwa nyingine na idadi ndogo ya wingi. Mfano unaweza kuwa ubadilishaji wa lithiamu-9 hadi lithiamu-8, heli-5 hadi heli-4.
Isotopu thabiti ya iodini-127 inapoangaziwa na miale ya gamma, inakuwa isotopu nambari 126 na kupata mionzi.
Kuoza kwa Protoni. Ni nadra sana. Wakati huo, protoni hutolewa, ikiwa na malipo ya kitengo cha +1 na 1 cha misa. Uzito wa atomiki hupungua kwa thamani moja.
Mabadiliko yoyote ya mionzi, haswa, kuoza kwa mionzi, huambatana na kutolewa kwa nishati kwa njia ya mionzi ya gamma. Wanaiita mionzi ya gamma. Katika baadhi ya matukio, eksirei za nishati huzingatiwa.
Kuoza kwa Gamma. Ni mkondo wa gamma quanta. Ni mionzi ya umeme, ngumu zaidi kuliko X-ray, ambayo hutumiwa katika dawa. Kama matokeo, gamma quanta huonekana, au nishati inapita kutoka kwa kiini cha atomiki. Mionzi ya X pia ni ya sumakuumeme lakini hutoka kwa makombora ya elektroni ya atomi.
Chembechembe za alpha zinaendeshwa
Chembechembe za alfa zenye uzito wa yuniti 4 za atomiki na chaji ya +2 husogea katika mstari ulionyooka. Kwa sababu hii, tunaweza kuzungumza kuhusu safu ya chembe za alfa.
Thamani ya kukimbia inategemea nishati ya awali na ni kati ya sentimita 3 hadi 7 (wakati fulani 13) angani. Katika kati mnene, ni mia moja ya millimeter. Mionzi hiyo haiwezi kupenya karatasikaratasi na ngozi ya binadamu.
Kwa sababu ya wingi wake na nambari ya chaji, chembe ya alpha ina nguvu ya juu zaidi ya ioni na huharibu kila kitu kwenye njia yake. Kuhusiana na hili, alpha radionuclides ndizo hatari zaidi kwa wanadamu na wanyama zinapowekwa kwenye mwili.
kupenya kwa chembe ya Beta
Kutokana na idadi ndogo ya wingi, ambayo ni mara 1836 chini ya protoni, chaji hasi na saizi, mionzi ya beta ina athari dhaifu kwa dutu ambayo inaruka, lakini zaidi ya hayo, safari ni ndefu. Pia njia ya chembe sio sawa. Katika suala hili, wanazungumza juu ya uwezo wa kupenya, ambao unategemea nishati iliyopokelewa.
Nguvu ya kupenya ya chembe za beta zinazozalishwa wakati wa kuoza kwa mionzi hufikia 2.3 m hewani, katika vimiminika huhesabiwa kwa sentimita, na katika vitu vizito - katika sehemu za sentimita. Tishu za mwili wa binadamu husambaza mionzi ya kina cha 1.2 cm. Ili kulinda dhidi ya mionzi ya beta, safu rahisi ya maji inaweza kutumika hadi cm 10. Mtiririko wa chembe na nishati ya kutosha ya kuoza ya 10 MeV ni karibu kabisa kufyonzwa na tabaka hizo: hewa - 4 m; alumini - 2.2 cm; chuma - 7.55 mm; risasi - 5, 2 mm.
Kwa kuzingatia udogo wake, chembechembe za mionzi ya beta zina uwezo wa chini wa ioni ikilinganishwa na chembe za alpha. Hata hivyo, zinapomezwa, ni hatari zaidi kuliko wakati wa mlipuko wa nje.
Neutroni na gamma kwa sasa zina utendakazi wa juu zaidi wa kupenya kati ya aina zote za mionzi. Upeo wa mionzi hii katika hewa wakati mwingine hufikia makumi na mamiamita, lakini kwa utendaji wa chini wa ioni.
Isotopu nyingi za miale ya gamma hazizidi 1.3 MeV katika nishati. Mara chache, maadili ya 6.7 MeV hufikiwa. Katika suala hili, ili kulinda dhidi ya mionzi hiyo, tabaka za chuma, saruji na risasi hutumiwa kwa sababu ya kupunguza.
Kwa mfano, ili kupunguza mionzi ya cob alt ya gamma mara kumi, ulinzi wa risasi unahitajika kuhusu unene wa sentimita 5, kwa kupunguza mara 100, cm 9.5 inahitajika. Kinga ya zege itakuwa 33 na 55 cm, na maji - 70 na sentimita 115.
Utendaji wa ioni wa nyutroni hutegemea utendakazi wao wa nishati.
Katika hali yoyote ile, njia bora ya kujikinga dhidi ya mionzi ni kukaa mbali na chanzo iwezekanavyo na kutumia muda mfupi iwezekanavyo katika eneo la juu la mionzi.
Mpasuko wa viini vya atomiki
Chini ya mpasuko wa viini vya atomi ina maana ya papo hapo, au chini ya ushawishi wa neutroni, mgawanyiko wa kiini katika sehemu mbili, takriban sawa kwa ukubwa.
Sehemu hizi mbili huwa isotopu zenye mionzi za elementi kutoka sehemu kuu ya jedwali la elementi za kemikali. Kuanzia shaba hadi lanthanides.
Wakati wa kutolewa, neutroni kadhaa za ziada hutoka na kuna ziada ya nishati katika mfumo wa gamma quanta, ambayo ni kubwa zaidi kuliko wakati wa kuoza kwa mionzi. Kwa hiyo, katika tendo moja la kuoza kwa mionzi, gamma quanta moja inaonekana, na wakati wa tendo la fission, 8, 10 gamma quanta huonekana. Pia, vipande vilivyotawanyika vina nishati kubwa ya kinetic, ambayo hubadilika kuwa viashiria vya joto.
Neutroni zilizotolewa zinaweza kusababisha kutenganishwa kwa jozi ya viini sawa ikiwa ziko karibu na neutroni kuzigonga.
Hii huongeza uwezekano wa kufanya tawi, kuharakisha mfuatano wa mgawanyiko wa viini vya atomiki na kuunda kiwango kikubwa cha nishati.
Matendo kama haya yanapodhibitiwa, yanaweza kutumika kwa madhumuni fulani. Kwa mfano, kwa joto au umeme. Michakato kama hii hufanywa kwenye vinu na vinu vya nguvu vya nyuklia.
Ukipoteza udhibiti wa athari, mlipuko wa atomiki utatokea. Sawa hutumika katika silaha za nyuklia.
Katika hali ya asili, kuna elementi moja tu - urani, ambayo ina isotopu moja tu iliyo na nambari 235. Ni ya kiwango cha silaha.
Katika kinu cha atomiki cha kawaida cha uranium kutoka uranium-238, chini ya ushawishi wa nyutroni, huunda isotopu mpya kwa nambari 239, na kutoka kwayo - plutonium, ambayo ni ya bandia na haitokei kwa kawaida. Katika kesi hii, plutonium-239 inayotokana hutumiwa kwa madhumuni ya silaha. Mchakato huu wa mpasuko wa viini vya atomiki ndio kiini cha silaha na nishati zote za atomiki.
Matukio kama vile uozo wa alpha na uozo wa beta, fomula yake ambayo husomwa shuleni, imeenea katika wakati wetu. Shukrani kwa athari hizi, kuna mimea ya nguvu za nyuklia na viwanda vingine vingi kulingana na fizikia ya nyuklia. Hata hivyo, usisahau kuhusu radioactivity ya mengi ya vipengele hivi. Wakati wa kufanya kazi nao, ulinzi maalum na kufuata tahadhari zote zinahitajika. Vinginevyo, hii inaweza kusababishamaafa yasiyoweza kurekebishwa.
