Einführung in die Chemie

• Alpha-Teilchenein Teilchen, bestehend aus zwei Protonen und zwei miteinander verbundenen Neutronen, identisch mit einem Heliumkern.
• Beta-Teilchenein hochenergetisches Elektron, das während des Beta-Zerfalls freigesetzt wird.,
• Gamma rayHigh-Energiewelle elektromagnetischer Energie.
• Isotopeeine Variante eines bestimmten chemischen Elements, das die gleiche Anzahl von Protonen wie andere Atome des Elements teilt, sich aber in seiner Anzahl von Neutronen unterscheidet.

Radioaktiver Zerfall tritt auf, wenn ein instabiler Atomkern Energie verliert, indem er Energie in Form von emittierten Partikeln oder elektromagnetischen Wellen aussendet, die als Strahlung bezeichnet werden. Isotope sind Atome desselben Elements (wobei sie die gleiche Anzahl von Protonen haben), die sich in der Anzahl der Neutronen in ihrem Kern unterscheiden., Einige Isotope eines bestimmten Elements sind instabiler als andere, was zu einer Kernreaktion führt, die Energie freisetzt, um eine stabilere Kernkonfiguration zu erreichen. Solche Isotope sind radioaktiv und werden als „Radioisotope“ bezeichnet.“

Zerfallstypen

Es gibt viele Arten von emmitted Teilchen und Strahlung, die Radioisotope produzieren, wenn sie zerfallen. Die Typen, die wir hier diskutieren werden, sind: Alpha, Beta und Gamma (aufgeführt in zunehmender Fähigkeit, Materie zu durchdringen). Alpha-Zerfall wird nur in schwereren Elementen größer als Ordnungszahl 52, Tellur gesehen., Die anderen beiden Arten von Zerfall sind in allen Elementen zu sehen.

Alpha -, Beta -, Gamma-Zusammensetzung

Alpha-Partikel tragen eine positive Ladung, beta-Partikel tragen eine negative Ladung, und gamma-Strahlen sind neutral. Alphateilchen haben eine größere Masse als Betateilchen. Durch das Passieren von Alphateilchen durch ein sehr dünnes Glasfenster und das Einfangen in ein Entladungsrohr stellten die Forscher fest, dass Alphateilchen Helium (He) – Kernen entsprechen. Andere Experimente zeigten die Ähnlichkeit zwischen klassischer Betastrahlung und Kathodenstrahlen; Sie sind beide Elektronenströme., Ebenso wurde festgestellt, dass Gammastrahlung und Röntgenstrahlen eine ähnliche hochenergetische elektromagnetische Strahlung sind.

Die drei Strahlungsarten haben unterschiedliche Durchschlagskraft. Penetrationskraft bezieht sich auf die Energie, mit der die Strahlungspartikel aus dem Atom ausgestoßen werden. Je höher die Energie ist, desto mehr Partikel oder Licht, die durch radioaktiven Zerfall erzeugt werden, dringen in eine Substanz ein.

Alpha Decay

Ein Alphateilchen (α\alpha) besteht aus zwei Protonen und zwei miteinander gebundenen Neutronen. Diese Art von Strahlung hat eine positive Ladung (aufgrund der Anwesenheit von zwei Protonen). Ein Alphateilchen wird manchmal mit dem chemischen Symbol He2 + dargestellt, da es die gleiche Struktur wie ein Heliumatom hat, dessen zwei Elektronen fehlen—daher die Gesamtladung von +2., Ihre massive Größe (zum Beispiel im Vergleich zu Betateilchen) bedeutet, dass Alphateilchen eine sehr geringe Penetrationsleistung haben. Penetrationskraft beschreibt, wie leicht die Partikel durch ein anderes Material passieren können. Da Alphateilchen eine geringe Penetrationsleistung aufweisen, kann beispielsweise die äußere Schicht der menschlichen Haut diese Partikel blockieren.

Alpha-Zerfall tritt auf, weil der Kern eines Radioisotops zu viele Protonen hat. Ein Kern mit zu vielen Protonen verursacht eine Abstoßung zwischen diesen Ladungen. Um diese Abstoßung zu reduzieren, emittiert der Kern ein α-Teilchen., Beispiele hierfür sind der Zerfall von Americium (Am) zu Neptunium (Np).

Beta-Zerfall

In radioaktiven Kernen mit zu vielen Neutronen kann ein Neutron in ein Elektron umgewandelt werden, das Betateilchen genannt wird. Betateilchen (β) haben eine höhere Penetrationsleistung als Alphateilchen (sie können dickere Materialien wie Papier passieren).

Während des Beta-Zerfalls nimmt die Anzahl der Neutronen im Atom um eins und die Anzahl der Protonen um eins ab. Effektiv wurde ein Neutron im zerfallenden Kern in ein Proton umgewandelt, wobei ein Betateilchen freigesetzt wurde., Da die Anzahl der Protonen vor und nach dem Zerfall unterschiedlich ist, hat sich das Atom in ein anderes Element geändert.

Gamma-Zerfall

Einige Zerfallsreaktionen setzen Energie in Form von elektromagnetischen Wellen frei, die Gammastrahlen genannt werden. Gammastrahlung (γ) ist wie sichtbares Licht Teil des elektromagnetischen Spektrums. Im Gegensatz zu sichtbarem Licht können Menschen Gammastrahlen jedoch nicht sehen, da sie eine viel höhere Frequenz und Energie haben als sichtbares Licht. Gammastrahlung hat keine Masse oder Ladung. Diese Art von Strahlung kann die häufigsten Substanzen, einschließlich Metalle, durchdringen., Die einzigen Substanzen, die diese Strahlung absorbieren können, sind dickes Blei und Beton.

Gammazerfallsreaktionen treten auf, wenn die Energie des Kerns des Radioisotops zu hoch ist und die resultierende Ordnungszahl und Atommasse im Verlauf der Reaktion unverändert bleiben.