Радиоактивность и её закономерности (стр. 3 из 3)

где X-символ ядра, состоящего из Z-протонов,Az—нейтронов.

Простейшим примером р~-распада является превращение свободного нейтрона в протон с испусканием электрона и антинейтрино (период полураспада нейтрона ≈13 мин):

Б.-р. наблюдается как у естественно-радиоактивных, так и у искусственно-радиоактивных изотопов. Для того, чтобы ядро было неустойчиво по отношению к одному из типов Р-превращения (т. е. могло испытать Б.-р.), сумма масс частиц в левой части уравнения реакции должна быть больше суммы масс продуктов превращения. Поэтому при Б.-р. происходит выделение энергии. Энергию Б.-р. Ер можно вычислить по этой разности масс, пользуясь соотношением Е==МС², где С — скорость света в вакууме. В случае β^-распада

E_β-=(M_z-M_z+1)C²,

где М — масса нейтральных атомов. В случае β⁺-распада нейтральный атом теряет один из электронов в своей оболочке, и энергия Б.-р. равна

E_β=(M_z-M_z-1-2m_e)C²,

где m_e — масса электрона.

Энергия Б.-р. распределяется между тремя частицами: электроном (или позитроном), антинейтрино (или нейтрино) и ядром; каждая из легких частиц может уносить практически любую энергию от 0 до Е_β, т. е. их энергетические спектры являются сплошными. Лишь при К-захвате нейтрино уносит всегда одну и ту же энергию.

Итак, при β^-распаде масса исходного атома превышает массу конечного атома, а при β⁺распаде это превращение составляет не менее двух электронных масс.

Б.-р. имеет место у элементов всех частей периодической системы. Тенденция к β-превращению возникает вследствие наличия у ряда изотопов избытка нейтронов или протонов по сравнению.с тем количеством, которое отвечает максимальной устойчивости. Таким образом, тенденция к β⁺-распаду или К-захвату характерна для нейтронодефицитных, а тенденция к β^-распаду — для нейтроноизбыточных изотопов.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАХВАТ — вид радиоактивного превращения, при котором ядро атома захватывает электрон из своей электронной оболочки, в результате чего один из протонов ядра превращается в нейтрон с выделением нейтрона. Заряд ядра атома после Э. з. уменьшается на единицу, а массовое число не меняется. Э. з. обусловлен избытком протонов в соответствующем радионуклиде (см. Изотопы). При Э. з. наиболее вероятен захват электрона с ближайшего к ядру атома (см.) энергетического уровня (так называемый К-захват);

захват электрона со следующего (L) уровня примерно в 100 раз менее вероятен, чем К-захват. После поглощения электрона при Э. з. освободившееся место занимает электрон с более высокого энергетического уровня. При этом атом испускает характеристическое рентгеновское излучение (см.), по которому можно установить наличие Э. з. и определить количество радиоактивного вещества.

§ 5. Задачи

задача 19.30

Какова была длина волны рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом под углом 60⁰ длина волны рассеянного излучения оказалась равной 25,4 пм.

Дано:

λ=25,4 пм.

φ=60⁰

λ₀ - ?

решение:

лучи после рассеивания имеют большую длину волны чем до рассеивания.

Ответ: λ₀ = 24,2 пм.

Задача 21.16

В результате распада 1 г. радия за год образовалось некоторая масса гелия, занимающего при нормальных условиях объём 0,043 см³. Найти из этих данных число Авагадро.

Дано:

m_Ra=10^-3 кг.

t=1 г.=32595960 с.

V=0,043∙10^-6 м³.

T_1/2=1590 л.= 5,014∙10¹⁰ с.

T=293 K.

p=10⁵Па.

N_A - ?

Решение:

Радиоактивное вещество распадается по закону:

N=N₀e^-λt

N – количество нераспавшихся ядер в моиент времени t;

N₀ – количество ядер в начальный момент;

λ – постоянная распада.

Количество распавшихся ядер радия равно количесву, образовавшихся врезультате распада, ядер гелия.

N_He=N_Ra(1- e^-λt)

Запишем основное уравнение МКТ:

Ответ: N_a= 5,562∙10²³ моль^-1.