§ 8. Явление радиоактивности
В 1896 году А. Беккерель, изучая соли урана, обнаружил, что они испускают неизвестное ранее излучение. Это явление получило название радиоактивности.
Радиоактивность (или радиоактивный распад) — это самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер одних химических элементов в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц высокой энергии, а также жёстким электромагнитным излучением.
Такое превращение не является химической реакцией.
В зависимости от природы испускаемых частиц различают несколько видов радиоактивного распада атомных ядер. Подробно их изучает ядерная физика. Мы рассмотрим два из них — α- и β-распад.
Альфа-распад сопровождается испусканием α-частиц — положительно заряженных ядер гелия, содержащих два протона и два нейтрона: . Этот распад можно представить в виде уравнения ядерной реакции:
где X — неустойчивое ядро с атомным номером Z и массовым числом А; Y — образовавшееся ядро, атомный номер которого на 2 единицы, а массовое число — на 4 единицы меньше, чем у исходного ядра. Примером такого распада является распад радия-226 с образованием газообразных радона-222 и гелия-4:
При составлении уравнений ядерных реакций следует учитывать, что сумма зарядов (Z) и сумма массовых чисел (А) в обеих частях уравнения должны быть равны.
Бета-распад связан с испусканием ядром β-частицы — электрона (). При этом заряд нового ядра увеличивается на единицу, а его массовое число А не изменяется:
Например, при β-распаде углерода-14 образуется азот-14:
Электроны возникают при распаде нейтрона () на электрон (
) и протон (
):
Часто радиоактивные превращения сопровождаются гамма-излучением. Оно представляет собой жёсткое электромагнитное излучение с длиной волны 10–10–10–13 м.