Κινητική της Ραδιενεργής Διάσπασης

Πολλά σημαντικά πράγματα συμβαίνουν γύρω μας που περνούν απαρατήρητα, όπως τα φαινόμενα εκπομπής και απορρόφησης στο άτομο. Το χαρακτηριστικό της ύλης που προκαλεί την αυθόρμητη απελευθέρωση ενεργητικών υποατομικών σωματιδίων είναι γνωστό ως ραδιενέργεια. Είναι αδύνατο να προβλεφθεί ποιο άτομο από μια συλλογή ατόμων θα αποσυντεθεί σε μια δεδομένη στιγμή, καθώς η ραδιενεργή διάσπαση είναι μια τυχαία διαδικασία. Ως αποτέλεσμα, μπορεί κανείς να μιλήσει μόνο για τη μέση ποσότητα ραδιονουκλεϊδίων που διαλύονται με την πάροδο του χρόνου. Αυτός είναι ο ρυθμός με τον οποίο ένα ραδιονουκλίδιο αποσυντίθεται.

Η ραδιενέργεια είναι μια πυρηνική διαδικασία κατά την οποία ο ασταθής πυρήνας αποσυντίθεται. Ραδιενέργεια είναι ο όρος για τη διάσπαση του πιο ασταθούς πυρήνα. Οι δύο δυνάμεις, δηλαδή οι τεράστιες δυνάμεις έλξης και απώθησης του πυρήνα, συνεργάζονται για να συγκρατήσουν τον πυρήνα. Εάν θέλετε να αποκτήσετε περισσότερες γνώσεις σχετικά με το θέμα, ανατρέξτε στο υλικό μελέτης Kinetics of Radioactive Decay.

Ποιες είναι οι ιδιότητες της ραδιενεργής διάσπασης;

Η ακτινοβολία είναι ένας τύπος ενέργειας που ταξιδεύει στο διάστημα. Ένα πράγμα το εκπέμπει, ενώ ένα άλλο το απορροφά. Η κινητική τους ενέργεια καθορίζει την ταχύτητα με την οποία κινούνται. Η ραδιενεργή διάσπαση, οι κοσμικές ακτίνες, οι πυρηνικές διεργασίες και άλλες πηγές σωματιδιακής ακτινοβολίας είναι όλες πηγές σωματιδιακής ακτινοβολίας.

Γίνεται μια αυθόρμητη μετάβαση ραδιενεργών στοιχείων. Η θεωρία μετασχηματισμού δεν καθόριζε έναν συγκεκριμένο μηχανισμό μέσα στο άτομο που θα προκαλούσε την απελευθέρωση σωματιδίων άλφα σε μια συγκεκριμένη στιγμή, με αποτέλεσμα μια χημική αλλαγή.

Τύποι ραδιενεργού αποσύνθεσης

Ο πυρήνας διασπάται σε μία από τις τρεις μορφές πυρηνικής διάσπασης, δηλαδή:

• Ο πυρήνας του ηλίου εκπέμπεται κατά τη διάσπαση άλφα
• Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται κατά τη διάσπαση βήτα
• Τα φωτόνια υψηλής ενέργειας εκπέμπονται στη διάσπαση γάμμα

1. Σωματίδια Άλφα

Ο πυρήνας ενός ατόμου ηλίου αποτελείται από δύο νετρόνια και δύο θετικά φορτισμένα πρωτόνια. Τα σωματίδια άλφα εκπέμπονται από ορισμένους ραδιενεργούς πυρήνες. Τα σωματίδια άλφα μεταφέρουν περισσότερη ενέργεια από τα σωματίδια γάμμα ή βήτα και την αποθέτουν γρήγορα όταν περνούν μέσα από τον ιστό. Ένα μικροσκοπικό κάλυμμα από ελαφρύ υλικό, όπως ένα φύλλο χαρτιού, μπορεί να εμποδίσει τα σωματίδια άλφα να διεισδύσουν στο εξωτερικό, νεκρό στρώμα του δέρματος. Ως αποτέλεσμα, όταν βρίσκονται έξω από το σώμα, δεν βλάπτουν τους ζωντανούς ιστούς. Ωστόσο, τα άτομα που εκπέμπουν άλφα είναι ιδιαίτερα επιβλαβή όταν εισπνέονται ή τρώγονται επειδή μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες ιονιστικής ενέργειας στα ζωντανά κύτταρα. Σωματίδιο βήτα, ακτίνες γάμμα, νετρόνια και ακτίνες Χ είναι άλλοι όροι για το ίδιο πράγμα.

2. Σωματίδια Βήτα

Αυτό είναι ένα από τα σημαντικά στοιχεία της ραδιενεργής διάσπασης όπου τα ηλεκτρόνια εκκενώνονται από τον πυρήνα ενός ατόμου σε διάσπαση. Τα σωματίδια βήτα μπορούν να διεισδύσουν στο νεκρό στρώμα του δέρματος και να προκαλέσουν εγκαύματα, ακόμα κι αν μπορούν να μπλοκαριστούν από ένα λεπτό φύλλο αλουμινίου. Μπορεί να αποβούν θανατηφόρα ανάλογα με την ποσότητα της ακτινοβολίας που λαμβάνεται και μπορεί να αποτελούν σημαντική άμεση ή εξωτερική απειλή ακτινοβολίας. Εάν τα άτομα που εκπέμπουν βήτα καταποθούν ή εισπνευστούν, αντιπροσωπεύουν μια σημαντική εσωτερική απειλή ακτινοβολίας.

3. Ακτίνες γάμμα

Όταν οι πυρήνες ορισμένων ραδιονουκλεϊδίων μετακινούνται από μια υψηλότερη σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, παράγουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής ενέργειας. Αυτές οι ακτίνες έχουν μικρό μήκος κύματος και υψηλή ενέργεια. Η ενέργεια όλων των ακτίνων γάμμα που εκπέμπονται από ένα συγκεκριμένο ισότοπο είναι η ίδια, επιτρέποντας στους επιστήμονες να προσδιορίσουν ποιοι εκπομποί γάμμα υπάρχουν σε ένα δείγμα. Οι ακτίνες γάμμα διεισδύουν στον ιστό πιο βαθιά από τα σωματίδια βήτα ή άλφα, αλλά αφήνουν μικρότερη ποσότητα ιόντων στο πέρασμά τους, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει σε τραυματισμό των κυττάρων. Οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες γάμμα είναι αρκετά παρόμοιες.

Σημεία που πρέπει να θυμάστε

• Η ραδιενέργεια είναι η ποιότητα της ύλης που προκαλεί την αυθόρμητη εκπομπή ενεργητικών υποατομικών σωματιδίων.
• Η ραδιενέργεια είναι μια πυρηνική διαδικασία κατά την οποία ο ασταθής πυρήνας αποσυντίθεται
• Ο πυρήνας διασπάται σε μία από τις τρεις μορφές πυρηνικής διάσπασης, δηλαδή:ο πυρήνας ηλίου εκπέμπεται κατά τη διάσπαση άλφα
• Τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται κατά τη διάσπαση βήτα
• Τα φωτόνια υψηλής ενέργειας εκπέμπονται στη διάσπαση γάμμα
• Όταν ένα υλικό υφίσταται ραδιενεργό διάσπαση, ο αριθμός των πυρήνων που βρίσκονται επί του παρόντος σε διάσπαση διεργασίας και η διάσπαση ανά μονάδα χρόνου είναι ευθέως ανάλογοι με τον πλήρη αριθμό των πυρήνων που υπάρχουν στο δεδομένο δείγμα ραδιενεργού υλικού, σύμφωνα με το νόμο της ραδιενεργού σήψη
• Η μέση ή μέση διάρκεια ζωής της ραδιενεργής ουσίας είναι η μέση διάρκεια ζωής όλων των ατόμων που υπάρχουν σε ένα δείγμα της ραδιενεργής ουσίας
• Ο αριθμός των πυρήνων που διασπώνται ανά μονάδα χρόνου από το δείγμα μιας ραδιενεργής ουσίας ορίζεται από τον ρυθμό διάσπασης της ραδιενεργής ουσίας.

Συμπέρασμα

Μια πυρηνική αντίδραση αλλάζει τη δομή του πυρήνα ενός ατόμου. Σε μια πυρηνική εξίσωση, ο ατομικός και ο μαζικός αριθμός πρέπει να είναι ίσοι. Τα κουάρκ είναι τα δομικά στοιχεία των πρωτονίων και των νετρονίων. Η διάσπαση άλφα και βήτα είναι οι δύο πιο συνηθισμένοι τρόποι φυσικής ραδιενέργειας.