Alfa-, beta- i gama- radioaktivni raspad

Matura 4. razred

Građa jezgre atoma je bitna za svojstva elemenata. Neki kemijski elementi u svojoj jezgri mogu imati isti broj protona, ali različitin broj neutrona. Atomi s različitim brojem neutrona, a istim brojem protona nazivaju se izotopi. Različiti udjeli zastupljenosti izotopa u prirodi bitan su faktor za već poznatu veličinu - relativnu atomsku masu. Relativna atomska masa vrijednost je prosječnih relativnih atomskih masa elemenata određene su udjelom pojedinog nuklida.

Izotopi se razlikuju se po stabilnosti atoma, po fizikalnim svojstvima te kemijskoj reaktivnosti, pri čemu mogu imati i svojstvo radioativnosti. Radioaktivnost je spontano zračenje atoma, pri čemu nastaje nova vrsta atoma.
Radioaktivni raspad je pretvorba jedne atomske jezre u drugu uz emitiranje α-čestica, β-čestica ili γ-zračenja. Do raspada dolazi zbog nestabilnosti atomske jezgre nekih atoma elemenata pa prilikom raspada dolazi do prelaska iz energijski nestabilnijeg u stabilnije stanje.

Alfa-raspad

$ \ce{^A_ZX -> ^{A-4}_{Z-2}Y + ^{4}_{2}He} $

Kod alfa-raspada se početna jezgra pretvara u drugu jezgru koja ima dva protona i dva neutrona manje od početne (od A se oduzimaju dva protona i dva neutrona, a od Z se oduzimaju dva protona). Pritom dolazi do emisije α-čestice, tj. jezgre helija (čiji je A=4 i Z=2).

α-zračenje u organizam ulazi udisanjem ili hranom te nije prodorno. Ono izaziva jako ionizirajuće zračenje, pri čemu su najčešći atomi koji emitiraju α-čestice: ²⁴¹Am, ²³⁶Pu, ²³⁸U, ²³²Th, ²²⁶Ra i ²²²Rn.

Beta-minus raspad

$ \ce{^A_Z X -> ^A_{Z+1} Y + ^{0}_{-1} e + \bar{\nu}} $

Kod beta-minus raspada jedan neutron iz početne jezgre pretvara se u proton (Z se povećava za 1 jer se „dodaje“ jedan proton), a pritom izlaze elektron i antineutrino.

Beta-plus raspad

$ \ce{^A_ZX -> ^A_{Z-1}Y + ^{0}_{+1}e + \bar{\nu}} $

Kod beta-plus raspada jedan proton iz početne jezgre pretvara se u neutron (Z se smanjuje za 1 jer se „gubi“ jedan proton), a pritom izlaze elektron i antineutrino.

β-zračenje prodornije je u odnosu prema α-zračenju i može prouzročiti oštećenja na koži i očima. β-čestice nisu same po sebi radioaktivne, ali njihova energija razbija kemijske veze i stvara ione. Najvažniji β-emiteri jesu: ⁹⁹Tc, ³²P, ³H, ¹⁴C, ⁹⁰Sr, ⁶⁰Co, ¹²⁹I, ¹³¹I i ¹³⁷Cs, a u medicinskoj dijagnostici i liječenju najčešće se koriste ³²P i ¹³¹I. Također, koriste se u raznim industrijskim instrumentima koji služe za mjerenje debljine vrlo tankih materijala.

Gama-zračenje

$ \ce{^A_ZX^* ->^A_ZX + \gamma } $

Gama-zračenje su snopovi fotona visoke energije. Gama-zračenjem atom prelazi iz pobuđenog stanja (nastalog prilikom alfa- ili beta- zračenja) u stacionarno stanje pritom emitirajući zračenje. Ovdje ne dolazi do promjene ni A ni Z.

Po prodornosti, najmanje prodorno je alfa-zračenje, zatim beta-zračenje, a daleko najprodornije je gama-zračenje.

Brzina radioaktivnog raspada

Radioaktivnost ovisi o broju radioaktivnih nuklida te se smanjuje s vremenom. Izraz za brzinu radioativnog raspada vrlo je sličan za izraz prosječne brzine kemijske reakcije.

$ A=-\frac{\Delta N(\mathrm{R})}{\Delta t} $

Također, vrlo se česti računaju i sljedeće veličine:

broj neraspadnutih jezgara nakon vremena,

$ N(\mathrm{R})=N_0(\mathrm{R}) \cdot \mathrm{e}^{-\lambda t} $

zakon radioaktivnog raspada,

$ A=A_0 \cdot e^{-\lambda t} $

konstanta radioaktivnog raspada koju je moguće izračunati preko vremena poluraspada (vremena potrebnog da se raspadne polovica jezgara nekog nuklida),

$ \lambda=\frac{\ln 2}{t_{1 / 2}} $

Prošlo gradivoElektronska konfiguracija atoma i periodni sustav elemenata

Iduće gradivoElektromagnetsko zračenje i Bohrov model atoma

PRIPREME ZA MATURU