Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 106
Текст из файла (страница 106)
417-39; там нк 1988, уь 7, р 489-5! 3. ец и. Нинкина 162 РАДИ ОАКТИВАЦИО ННЫЙ РАДИОАКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ, см. Активлцион«ьш анализ. РАДИОАКТИВНОСТЬ (от лат. гад1о-излучаю и асйчаздейственный), самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в др.
ядра, сопровождающееся испусканием частиц, а также жесткого электромагн. излучения (рентгеновского или у-излучения). Ядра нового нуклида, к-рые образуются в результате радиоактивного распада исходного нуклида (радионуклида), м.б. стабильными или радиоактивными. Типы Р. Известны след. типы радиоактивности: 1) а-распад, 2) !)-распад, 3) спонтанное деление ядер, 4) протонная, двупротонная и двунейтронная Р., 5) двустадийная Р. а-Распад сопровождается испусканием ядер зНе (ача стнц).
При этом заряд У исхолного ядра уменьшается на 2 единицы (в единицах элементарного заряда), а массовое число А — на 4 единицы (в атомных единицах массы). Если У' и А'-заряд и массовое число возникающего ядра, то для а-распада кратко можно сформулировать правило сдвига: У' = К вЂ” 2; А' = А — 4, а-Распад наиб. характерен ддя тяжелых ядер (У» 82). Существуют, однако, ок. 20 а-радионуклидов РЗЭ. Энергия а-частиц„испускаемых тяжелыми ядрами, составляет 4-9 МэВ, для ядер РЗЭ-2 — 4,5 МэВ.
Прн а-распаде ядер, находящихся в возбужденном состоянии, энергия испускаемых а-частиц может значительно превышать указанные значения (т. наз, длиннопробежные частицы). В редких случаях при а-распадс возникают а-частицы строго определенной энергии и не наблюдается сопутствующего электромагн, излучения (соответствующие радионуклиды наз. «чистыми» а-излучателями). Чаще всего прп а-распаде нспускается песк. групп а-частиц, каждая из к-рых обладает определенной энергией, т.е. энергегич. спектры а-распада днскрстны. Испускание ядром а-частиц разл, энергий свидетельствует о наличии в этом ядре дискретных энергетич. уровней. Энергия испускаемых ядром квантов электромагн. излучения равна разности энергий а-частиц разл.
групп, При прохождении через в-во а-частицы тормозятся, расходуя энергию на нонизацию н возбуждение атомов и молекул. Пути а-частиц в в-ве почти всегда прямолинейны и составляют: для воздуха не более 5 -7 см, для плотных в-в не более 10-20 мкм б-Распад. Под термином «(3-распад» объединяют радиоактивные превращения, сопровождающиеся испусканием из атомных ядер электронов е, к-рые возникают при превращении нейтрона в протон ((3 -распад); испусканием позитронов е', возникаюпгих в ядрах при превращении протона в нейтрал (!3+-распад); захватом орбитального электрона, чаще всего с )ь-оболочки ядра (К-захват), реже с Ь-оболочки ((.-зазвал). Для (3 -распада правило сдвига имеет вид: У = К Р 1, А' = А; для р'-распада: У' = 7 — 1, А' = А; для электронного захвата (обычно обозначаемого Э.З.1: 2' = л — 1, А' = А.
Характерная особенность (3- и 0 - распадов состоит в том, что энергии !1-частиц нс дискрстны, а непрерывно изменяются лочти от 0 до нек-рого макс. значения Е„,. При (3 -распаде из нейтрона и кроме протона р и электрона е образуется также третья частица- антинейтрино 9: л -г р д е + й При (3'-распаде из протона кроме нейтрона и позитрона образуется нейтрино ч: р «и Ч. е' и ч. Непрерывный характер 0-спектра объясняется распределением энергии между электронами и анти- нейтрино или позитронами и нейтрино соответственно. Средняя энергия Е ().частиц равна: Е ж 0,4 Е„,„,.
Как и при а-распаде, (3-распад одного ядра может цриводйть к появлению групп (3-частиц с разнымн значениями Е„.„, (т.наз. сложный ()-распад), к-рый сопровождается лспусканием электромагн. излучения. (3 -Распад наблюдается как у легких, так и у тяжелых ядер. Как правило, (3 -распад характерен для ядер, имеющих избыточное (по сравнению со стабильнымн ядрами) число нейтронов. Напр., в стабильных ядрах атомов "С и "С содержится соотв.
6 и 7 нейтронов, а у (3 -радиоактив- 315 ного '4С-8 нейтронов. Напротив, б'-распад характерен для нейтронолефицитных ядер, число нейтронов в к-рых мень- ше, чем в ядрах стабильных атомов данного элемента. Напр., в стабильном ядре "Ха содержится 12 нейтронов, а в ядре ()"-радиоактивного а'Ха — 10 нейтронов. Траектории б-частнц в в-ве искривляются из-за сильного взаимодействия (3-частиц с электронными оболочками ато- мов. Длина пробега (3 -частиц в воздухе составляет до песк. десятков см, в плотных средах — от долей мм до ! см и более. При прохождении р'-частиц через в-во практически сразу же происходит взаимод.
позггтронов с электронами, приво- дящее к образованию двух т-квантов (аннигиляция пары позитрон-электрон). Эти т-кванты суть аннигиляц. излуче- ние, сопровождающее (3+-распад. При электронном захвате внеш. электроны в атоме (с более высоких по энергии оболочек) переходят на вакант- ные места внутр. электронов. Энергия, отвечающая перехо- ду, может испускаться в виде характсристнч.
рентгеновского излучения. Часто, однако, энергия возбуждения атома не испускается в виде излучения, а непосредственно передается одному или носк. орбитальным электронам. Если получен- ная электронами энергия выше энергии их связи в атоме, наблюдается непускание оже-электронов, к-рые, в отличие от !3 -частиц, имеют дискретные значения энергии, Спонтанное деление наблюдается только у ядер тяжелых элементов с К» 90.
При этом типе Р. образуются 2 новых ядра с приблизительно равными массами. Спонтан- ное деление часто сопровождается испусканием из каждого исходного ядра 2 — 3 нейтронов. Обнаружено также происхо- дящее с очень малой вероятностью резко несимметричное спонтанное деление ядер с л» 88 с испусканием в качестве легких осколков ядер г»С, 'зХа, з»М8 и др, Подобное деление иногда рассматривают как '"С-Р., 'эХа-Р. и т. д. Др. назв.
этого типа деления-кластерная Р. Спонтанное деление обозначают знаком); напр. спонтанное деление ядер ззз() „. зз»Н0. 2п) 1»»В В редчайших случаях иск)сственио полученные радио- активные ядра при распаде испускают 1 илн 2 протона (соотв. протонная и дву про тонная Р) илл 2 нейтро- на (двуне йтронна я Р.). Все вышеперечисленные типы Р. относят к одностадийным превращениям.
Известна и двустади йная Р., связанная с испусканием (3 -частицы и вылетом из ядра т. наз. запаздывающих частиц (протонов, нейтронов и др.) или последующим актом спонтанного деления. Мн. радиоактивные ядра способны претерпевать превра- щения не одного, а сразу песк. типов. Так, ядра ззз() способны одновременно к а-распаду и спонтанному делению, а ядра е»Сп — к )3 -, (3+-распадам и к Э.
3. В этих случаях указывают на вероятность распада по'данному типу (в процентах). Для нек-рых ядер, находящихся в возбужденном (метаста- бильном) состоянии, прн переходе в стабильное состояние энергия возбуждения испускаезся только в виде квантов излучения (см. Изомерил атомных ядер). При этом состав ядер не изменяется, поэтому такие превращения обычно не относят к Р. См. также Нолизяруюпгие излучения, Радионук- лндьь Канетика радиоактивных превращений.
Скорость распада ялср данного радионуклида пропорциональна наличному числу ядер (ч'. Осн. закон Р. в дифферснц. форме имеет вид: — (АХДВ) = )лу, где ).-т. наз. постоянная распада (радиоактивная постоянная), значение к-рой, определенное для каждого нуклида, может изменяться в широких пределах. Привелснное ур-ние отражает независнмосгь распада отдельного ядра от распада остальных ядер. В интегральной форме осн.
закон Р. имеет вид: )и = )це ехр(- ) /г), где )цр-исходное число ядер, (ч', — число ядер, не распавпшхся к моменту времени а Зцачеиие ). связано с периодом 316 полураспада Ти, -временем, в течение к рого число ядер данного нуклида уменьшается в результате Р. вдвое: 8 Ти, = 1п 2 = 0,692.
Закопай Р. имеют статистнч. характер, для отдельного ядра невозможно предсказать момент его распада. Поэтому соотношения, описывающие Ро выполняются не строго. Скорость распада за равные промежутки времени при постоянной средней скорости испытывает флуктуации. Среднюю квадратичную флуктуацию и (среднее квадратичное отклонение) можно найти по ф-ле: ц = гггч, где Дороднее число актов радиоактивного превращения, зафиксированное за все время регистрации, а средняя квадратичная флуктуация (среднее квадратичное отклонение) ог числа актов радиоактивного распада за единицу временй Т(Т= = рт'/б где 1- продолжительность измерения) равна: о, = ггМ(п С учетом флуктуаций в случае практически всех типов Р, скорость распада ядер при варьировании внеш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
