Пример реакции: 92U 238= 90 Th234 + 2 He4 + E
Бета-радиоактивность (b - распад). Преобладание в ядре нейтронов над протонами делает ядро неустойчивым. Нейтрон может превратиться в протон и электрон. Электрон преодолевает энергетический барьер и вылетает из ядра со световой скоростью с энергией 0,2-0,5 МэВ. При таком распаде излучается и нейтрино - частица, не имеющая массы, заряда и электромагнитных свойств. Кроме этого, выделяется ядром дополнительная энергия в гамма-квантах. При бета-распаде появляется новый химический элемент с зарядом на единицу больше, чем до распада. Элемент передвигается на один номер вправо периодической системы, массовое число не изменяется. Например:
90Th234Þ 91 Ра234 +Р + е + n +Е; n Þ Р + е + Е.
Торий превращается в протоактиний.
Электронный захват. Ядро захватывает ближайший электрон внешней оболочки. Электрон соединяется с протоном, превращается в нейтрон. Заряд ядра уменьшается на единицу, образуется элемент, расположенный на один номер левее в периодической системе. На место захваченного электрона с удаленной орбиты переходит другой. Перестраиваются все электронные оболочки. При переходе электронов излучается лишняя энергия (рентгеновское излучение). Такой тип распада характерен для элементов 19К40, 23V50, и др. Например:
19К40 + е Þ 18 Ar40 + E+g; P + e Þ n + g
Указанным элементам свойственен и бета-распад. В результате такой реакции возбужденное ядро выбрасывает электрон и антинейтрино, выделяет энергию в виде гамма-кванта, распространяющегося со скоростью света.
19К40 Þ 20 Ca40 + n + e
На каждые 10000 распавшихся ядер 19К40, 8905 превращается в результате b-распада, 1095 - К-распада. Соответственно отличаются и постоянные распада.
Отметим соотношение изотопов калия:
19К39 - 93,08%, 19К40 - 0,0119%, 19К41 - 6,91%.
Спонтанное деление ядра. Делиться могут очень тяжелые ядра (более 250 нуклонов-частиц). Ядерные силы действуют на очень малых расстояниях и слабо удерживают большое число частиц. Частицы, расположенные на противоположных краях ядра, практически не связаны. Может оказаться, что в противоположных частях ядра окажется число протонов и нейтронов близким к магическим (устойчивым) числам и возникнет два новых ядра с близкими массами, при этом выделится несколько свободных нейтронов:
92U238 Þ 54Хе140 + 38 Sr96 + 2n
Уран превращается в ксенон и стронций.
Радиоактивные ряды. Все известные радиоактивные элементы группируются в три основных ряда: урано-радиевый U238, ториевый Th232, актиноурановый АсU (U235). Родоначальниками рядов являются элементы больших периодов полураспада. В середине каждого ряда имеются радиоактивные газы (эманации). Конечным продуктом распада является свинец. Ряд состоит из 15-18 изотопов и характеризуется элементами a и b-излучения. Следует отметить имеющее большое значение в радиометрических исследованиях превращение радиоактивного калия, хотя число элементов превращения незначительно.
По мере уменьшения заряда изотопа в каждом ряду наблюдается уменьшение периода полураспада и увеличение энергии излучения a и b-частиц. В ряду тория g-излучение более жесткое (0,1-2,62 МэВ), чем в ряду урана (0,05-2,43 МэВ), что является основой для идентификации рядов. При превращении радиоактивных элементов в основных рядах возникают газообразные элементы – эманации. Наиболее долгоживущая эманация – радон Rn222. Он растворяется в воде, но концентрация его в воздухе выше, чем в воде. Растворимость радона сильно зависит от температуры. Коэффициент растворимости радона в воде меньше единицы, в нефти – больше единицы. Трещиноватые и пористые среды эманируют (выделяют радиоактивные газы) сильнее монолитных. Радон хорошо перемещается в горных породах и концентрируется в тектонических трещинах и рыхлых отложениях.
Таблица 2.3. Характеристики радиоактивных рядов
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.