O Processo de Natural decaimento radioativo
Alguns ocorrem naturalmente isótopos radioativos são instáveis: seu núcleo rompe, sofrendo decaimento nuclear. Às vezes o produto de decaimento nuclear que é instável em si e sofre decaimento nuclear, também.
Por exemplo, quando L-238 (um dos isótopos radioactivos de urânio) inicialmente se decompõe, produz Th-234, que se decompõe a Pa-234. A deterioração continua até que, finalmente, após um total de 14 passos, Pb-206 é produzido. Pb-206 é estável, e a sequência de decaimento, ou uma série, pára.
O núcleo tem protões empurrado juntos de uma maneira extremamente pequeno volume de espaço de carga positiva. Todos estes protões são repelir um ao outro. As forças que normalmente mantêm o núcleo em conjunto, por vezes, não pode fazer o trabalho, e assim o núcleo rompe, sofrendo decaimento nuclear.
Todos os elementos com 84 ou mais prótons são unstable- eles eventualmente sofrem decaimento. Outros isótopos com menos protões no seu núcleo também são radioactivos. A radioactividade corresponde à relação de neutrões / protão no átomo de:
Se a relação de neutrões / protão é demasiado elevado (existem demasiados neutrões ou muito poucos protões), o isótopo é dito ser nêutrons ricos e é, portanto, instável.
Se a proporção de nêutrons / próton é muito baixo (há muito poucos nêutrons ou muitos prótons), o isótopo é instável.
A proporção de neutrões / protão para um determinado elemento deve cair dentro de um certo intervalo para o elemento a ser estável. É por isso que alguns isótopos de um elemento são estáveis e outros são radioativos.
Existem três principais formas que ocorrem naturalmente radioativo isótopos decaíram:
emissão de partículas alfa
emissão de partículas beta
emissão de radiação gama
Além disso, há um par de tipos menos comuns de decaimento radioativo:
emissão de positrões
captura de elétrons
emissão alfa
A partícula alfa é definida como uma partícula de carga positiva de um núcleos de hélio. Uma partícula alfa é composto por dois protões e dois neutrões, de modo que pode ser representado como um átomo de hélio-4. Como uma partícula alfa rompe com o núcleo de um átomo radioactivo, que não tem electrões, por isso, tem uma carga de +2. Portanto, é uma partícula com carga positiva de um hélio núcleos.
Mas os elétrons são basicamente livre - fácil de perder e fácil de ganhar. Então, normalmente, uma partícula alfa é mostrado sem custo, porque muito rapidamente pega dois elétrons e torna-se um átomo de hélio neutro em vez de um íon.
Grandes, elementos pesados, tais como o urânio e tório, tendem a sofrer emissão alfa. Este modo de decaimento alivia o núcleo de duas unidades de carga positiva (dois protões) e quatro unidades de massa (dois protões + dois neutrões). Cada vez que uma partícula alfa é emitido, quatro unidades de massa são perdidos.
Radão-222 (Rn-222) é um outro emissor de partículas alfa, como mostrado na seguinte equação:
Aqui, Radon-222 sofre decaimento nuclear com o lançamento de uma partícula alfa. Os outros isótopos restantes deve ter um número de massa de 218 (222-4) e um número atómico de 84 (86-2), que identifica o elemento como polónio (Po).
emissão beta
UMA elétron é essencialmente um electrão que é emitida a partir do núcleo. O iodo-131 (I-131), que é utilizado na detecção e tratamento do cancro da tiróide, é um emissor beta de partícula:
Aqui, o Iodo-131 emite uma partícula beta (um electrão), deixando um isótopo com um número de massa de 131 (131-0) e um número atómico de 54 (53 - (-1)). Um número atómico de 54 identifica o elemento como Xenon (Xe).
Observe que o número de massa não muda em ir de I-131 a XE-131, mas o número atómico aumenta em um. No núcleo de iodo, um neutrão foi convertido (deteriorada) em um protão e um electrão, e o electrão foi emitida a partir do núcleo como uma partícula beta.
Isótopos com um elevado rácio de neutrões / protão muitas vezes submetidos a emissão beta, porque este modo permite que o decaimento número de neutrões de ser diminuída por um e o número de protões para ser aumentada por um, diminuindo assim a proporção de neutrões / protão.
emissões gama
As partículas alfa e beta têm as características da matéria: Eles têm massas definidas, ocupam espaço, e assim por diante. No entanto, porque não há nenhuma mudança em massa associada a emissão gama, você pode se referir a emissão gama como a emissão de radiação gama.
A radiação gama é semelhante aos raios-X - alta energia, radiação de onda curta. A radiação gama geralmente acompanha tanto a emissão alfa e beta, mas geralmente não é mostrado em uma reação nuclear equilibrada.
Alguns isótopos, tais como cobalto-60 (Co-60), emitem grandes quantidades de radiação gama. Co-60 é utilizado no tratamento de radiação de cancro. O pessoal médico concentrar raios gama sobre o tumor, destruindo assim.
emissão de positrões
Apesar de emissão de pósitrons não ocorre com que ocorrem naturalmente isótopos radioativos, que ocorre naturalmente em alguns dos mais artificiais. UMA pósitron é essencialmente um electrão que tem uma carga positiva, em vez de uma carga negativa.
Um positrão é formado quando um protão no núcleo decai para um neutrão e um electrão carregado positivamente. O positrão é então emitida a partir do núcleo. Este processo ocorre em alguns isótopos, tais como potássio-40 (K-40), como mostrado na seguinte equação:
O K-40 emite o positrões, deixando um elemento com um número de massa de 40 (40-0) e um número atómico de 18 (19 - 1). Um isótopo de árgon (Ar), Ar-40, foi formado.
captura de elétrons
captura de elétrons é um tipo raro de decaimento nuclear, na qual um electrão de o nível de energia mais interna é capturado pelo núcleo. Este elétron combina com um próton para formar um nêutron. O número atômico diminui em um, mas o número de massa permanece o mesmo.
A equação a seguir mostra a captura eletrônica de polônio-204 (Po-204):
O elétron combina com um próton no núcleo polônio, criando um isótopo de bismuto (Bi-204). A captura do elétron 1s deixa uma vaga nas orbitais 1s. Elétrons cair para preencher a vaga, liberando energia na parte de raios-X do espectro eletromagnético.