4.3.2 Радиоактивность

Радиоактивность — самопроизвольное превращение нестабильного атомного ядра, сопровождающееся испусканием частиц или гамма-излучения.

Радиоактивный распад происходит внутри ядра и не требует внешнего воздействия. В уравнениях распада используют обозначение ядра ${}_Z^A\mathrm{X}$, где $A$ — массовое число, а $Z$ — зарядовое число.

Альфа-распад

Альфа-частица — ядро гелия ${}_2^4\mathrm{He}$, состоящее из двух протонов и двух нейтронов.

При альфа-распаде исходное ядро теряет четыре нуклона, в том числе два протона:

Поэтому массовое число уменьшается на 4, а зарядовое число — на 2.

Бета-распад

При бета-распаде число нуклонов не изменяется, поэтому массовое число $A$ остаётся прежним. Зарядовое число меняется на единицу.

Электронный бета-распад

При электронном бета-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон. Ядро испускает электрон и электронное антинейтрино:

Число протонов увеличивается на один: $Z$ возрастает на 1, а $A$ не изменяется.

Позитронный бета-распад

При позитронном бета-распаде один из протонов ядра превращается в нейтрон. Ядро испускает позитрон и электронное нейтрино:

Число протонов уменьшается на один: $Z$ уменьшается на 1, а $A$ не изменяется.

Важно

Электрон или позитрон при бета-распаде возникает в результате превращения внутри ядра, а не вылетает из электронной оболочки атома.

Гамма-излучение

Гамма-излучение — электромагнитное излучение очень высокой частоты, испускаемое атомным ядром.

Гамма-квант не имеет электрического заряда и не содержит нуклонов. Поэтому при гамма-излучении массовое число $A$ и зарядовое число $Z$ ядра не изменяются: ядро того же элемента переходит в состояние с меньшей энергией.

Как со временем уменьшаются число нераспавшихся ядер и масса радиоактивного вещества, описывает закон радиоактивного распада.

Коротко

• Радиоактивность — самопроизвольное превращение нестабильных ядер.
• При альфа-распаде $A$ уменьшается на 4, а $Z$ — на 2.
• При электронном бета-распаде $A$ не меняется, а $Z$ увеличивается на 1.
• При позитронном бета-распаде $A$ не меняется, а $Z$ уменьшается на 1.
• При гамма-излучении состав ядра не меняется.