Radyoaktif Bozunma Neden Oluşur?

Radyoaktif bozunma ve dengesiz olan kendiliğinden bir süreç atom çekirdeği daha küçük, daha kararlı parçalara ayrılır. Neden bazı çekirdeklerin çürümesine neden olduğunu merak ettiniz mi?

Temelde bir termodinamik meselesi. Her atom mümkün olduğunca kararlı olmaya çalışır. Radyoaktif bozunma durumunda, kararsızlık, protonlar ve nötronlar atom çekirdeğinde. Temel olarak, çekirdeğin içinde tüm nükleonları bir arada tutmak için çok fazla enerji vardır. Durumu elektronlar Bir atomun çürümesi önemli değildir, ancak onlar da kendi kararlılıklarını bulma yollarına sahiptirler. Bir atomun çekirdeği kararsızsa, sonunda onu kararsız hale getiren parçacıkların en azından bir kısmını kaybetmek için parçalanır. Orijinal çekirdeğe ebeveyn denir, ortaya çıkan çekirdeğe veya çekirdeklere kızı veya kızları denir. Kızları hala radyoaktif ol, nihayetinde daha fazla parçaya bölünür, ya da kararlı olabilirler.

Üç tür radyoaktif bozunma vardır: bunlardan hangisi bir atom çekirdeği iç kararsızlığın doğasına bağlıdır. Bazı izotoplar birden fazla yolla bozunabilir.

Alfa çürümesinde çekirdek, esas olarak bir helyum çekirdeği olan (iki protonlar ve iki nötron), ebeveynin atom sayısını ikiye ve kütle sayısını Dört.

Beta bozunumunda, beta parçacıkları olarak adlandırılan bir elektron akışı, ebeveynden dışarı atılır ve çekirdekteki bir nötron protona dönüştürülür. Yeni çekirdeğin kütle numarası aynıdır, ancak atom numarası bir artar.

Gama bozulmasında, atom çekirdeği yüksek enerjili fotonlar (elektromanyetik radyasyon) şeklinde fazla enerjiyi serbest bırakır. Atom numarası ve kütle numarası aynı kalır, ancak ortaya çıkan çekirdek daha kararlı bir enerji durumuna geçer.

bir radyoaktif izotop radyoaktif bozunmaya uğrayanlardan biridir. "Kararlı" terimi, pratik amaçlar için, uzun bir süre boyunca parçalanmayan unsurlar için geçerli olduğu için daha belirsizdir. Bu, stabil izotopların, protium (bir protondan oluşur, kaybedilecek bir şey kalmaz) gibi asla kırılmayanları ve tellür -128 gibi radyoaktif izotopları içerir. yarı ömür 7,7 x 10²⁴ yıl. Kısa yarılanma ömrüne sahip radyoizotoplara kararsız radyoizotoplar denir.

Kararlı konfigürasyondaki bir çekirdeğin nötronlarla aynı sayıda protona sahip olacağını varsayabilirsiniz. Birçok daha hafif eleman için bu doğrudur. Örneğin, karbon genellikle izotop adı verilen üç proton ve nötron konfigürasyonu ile bulunur. Proton sayısı değişmez, çünkü bu elementi belirler, ancak nötron sayısı yapar: Karbon-12 altı proton ve altı nötrona sahiptir ve stabildir; karbon-13 ayrıca altı protona sahiptir, ancak yedi nötronu vardır; karbon-13 de kararlıdır. Bununla birlikte, altı proton ve sekiz nötron içeren karbon-14 kararsız veya radyoaktiftir. Bir karbon-14 çekirdeği için nötron sayısı, kuvvetli çekici kuvvetin süresiz olarak bir arada tutamayacağı kadar yüksektir.

Ancak, daha fazla proton içeren atomlara hareket ettikçe, izotoplar fazla nötron ile giderek daha kararlıdır. Bunun nedeni, nükleonların (protonlar ve nötronlar) çekirdeğe sabitlenmemiş olmaları, ancak hareket etmeleri ve protonların birbirlerini itmeleri çünkü hepsinin pozitif bir elektrik yükü taşımasıdır. Bu daha büyük çekirdeğin nötronları, protonları birbirlerinin etkilerinden izole etmek için hareket eder.

Nötronların protonlara veya N: Z oranına oranı, bir atom çekirdeğinin kararlı olup olmadığını belirleyen birincil faktördür. Daha hafif elemanlar (Z <20) aynı sayıda proton ve nötron veya N: Z = 1 olmasını tercih eder. Daha ağır elementler (Z = 20 ila 83), N: Z oranını 1.5 tercih eder, çünkü protonlar arasındaki itici güce karşı izole etmek için daha fazla nötron gereklidir.

Ayrıca, özellikle kararlı olan nükleon (ya proton ya da nötron) sayıları olan sihirli sayılar da vardır. Hem proton hem de nötron sayısı bu değerlere sahipse, duruma çift sihirli sayılar denir. Bunu çekirdeğe denk bir çekirdek olarak düşünebilirsiniz. sekizlik kuralı geçerli elektron kabuğu stabilitesi. Sihirli sayılar protonlar ve nötronlar için biraz farklıdır:

• Protonlar: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114
• Nötronlar: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184

Stabiliteyi daha da karmaşıklaştırmak için, tek-çift Z: N (162 izotop) ile tek-çift (53 izotop), tek-çift (50) oranından tek-çift değerlere göre daha kararlı izotoplar vardır (4).

Son bir not: Herhangi bir çekirdeğin çürümeye uğramış olup olmaması tamamen rastgele bir olaydır. Bir izotopun yarı ömrü, elementlerin yeterince büyük bir örneği için en iyi tahmindir. Bir çekirdeğin veya birkaç çekirdeğin davranışı hakkında herhangi bir tahmin yapmak için kullanılamaz.

Geçebilir misin radyoaktivite hakkında bilgi yarışması?