Introduzione alla Chimica

Termini

• particella alfa Una particella costituita da due protoni e due neutroni legati insieme, identici a un nucleo di elio.
• particella beta Un elettrone ad alta energia rilasciato durante il decadimento beta.,
• raggio gamma Onda ad alta energia di energia elettromagnetica.
• Isotopouna variante di un particolare elemento chimico, che condivide lo stesso numero di protoni degli altri atomi dell’elemento, ma differisce nel suo numero di neutroni.

Il decadimento radioattivo si verifica quando un nucleo atomico instabile perde energia emettendo energia sotto forma di particelle emesse o onde elettromagnetiche, chiamate radiazioni. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento (con lo stesso numero di protoni) che differiscono nel numero di neutroni nel loro nucleo., Alcuni isotopi di un dato elemento sono più instabili di altri, causando una reazione nucleare che rilascia energia per ottenere una configurazione nucleare più stabile. Tali isotopi sono radioattivi, e sono indicati come “radioisotopi.”

Tipi di decadimento

Ci sono molti tipi di particelle emesse e radiazioni che i radioisotopi producono quando decadono. I tipi che discuteremo qui sono: alfa, beta e gamma (elencati in aumento della capacità di penetrare la materia). Il decadimento alfa è visto solo in elementi più pesanti superiori al numero atomico 52, il tellurio., Gli altri due tipi di decadimento sono visti in tutti gli elementi.

Composizione alfa, Beta, Gamma

Le particelle alfa portano una carica positiva, le particelle beta portano una carica negativa e i raggi gamma sono neutri. Le particelle alfa hanno una massa maggiore delle particelle beta. Facendo passare le particelle alfa attraverso una finestra di vetro molto sottile e intrappolandole in un tubo di scarico, i ricercatori hanno scoperto che le particelle alfa sono equivalenti ai nuclei di elio (He). Altri esperimenti hanno mostrato la somiglianza tra radiazione beta classica e raggi catodici; sono entrambi flussi di elettroni., Allo stesso modo, le radiazioni gamma e i raggi X sono risultati essere simili alle radiazioni elettromagnetiche ad alta energia.

I tre tipi di radiazioni hanno diversi livelli di potere penetrante. Il potere penetrante si riferisce all’energia con cui le particelle di radiazione vengono espulse dall’atomo. Maggiore è l’energia, più le particelle o la luce prodotta dal decadimento radioattivo penetreranno in una sostanza.

Decadimento alfa

Una particella alfa (α\alfa) è composta da due protoni e due neutroni legati insieme. Questo tipo di radiazione ha una carica positiva (dovuta alla presenza di due protoni). Una particella alfa è talvolta rappresentata usando il simbolo chimico He2+, perché ha la stessa struttura di un atomo di elio che manca dei suoi due elettroni—quindi la carica complessiva di +2., Le loro dimensioni massicce (rispetto alle particelle beta, ad esempio) significano che le particelle alfa hanno un potere di penetrazione molto basso. Potere di penetrazione descrive come facilmente le particelle possono passare attraverso un altro materiale. Poiché le particelle alfa hanno un basso potere di penetrazione, lo strato esterno della pelle umana, ad esempio, può bloccare queste particelle.

Il decadimento alfa si verifica perché il nucleo di un radioisotopo ha troppi protoni. Un nucleo con troppi protoni provoca repulsione tra questi come cariche. Per ridurre questa repulsione, il nucleo emette una particella α., Esempi di questo possono essere visti nel decadimento di americio (Am) a nettunio (Np).

Decadimento beta

Nei nuclei radioattivi con troppi neutroni, un neutrone può essere convertito in un elettrone, chiamato particella beta. Le particelle beta (β) hanno un potere di penetrazione più elevato rispetto alle particelle alfa (sono in grado di passare attraverso materiali più spessi come la carta).

Durante il decadimento beta, il numero di neutroni nell’atomo diminuisce di uno e il numero di protoni aumenta di uno. In effetti, un neutrone è stato convertito in un protone nel nucleo in decomposizione, nel processo che rilascia una particella beta., Poiché il numero di protoni prima e dopo il decadimento è diverso, l’atomo è cambiato in un elemento diverso.

Decadimento gamma

Alcune reazioni di decadimento rilasciano energia sotto forma di onde elettromagnetiche chiamate raggi gamma. La radiazione gamma (γ) fa parte dello spettro elettromagnetico, proprio come la luce visibile. Tuttavia, a differenza della luce visibile, gli esseri umani non possono vedere i raggi gamma, perché hanno una frequenza e un’energia molto più elevate della luce visibile. La radiazione gamma non ha massa o carica. Questo tipo di radiazione è in grado di penetrare le sostanze più comuni, compresi i metalli., Le uniche sostanze che possono assorbire questa radiazione sono il piombo spesso e il calcestruzzo.

Le reazioni di decadimento gamma si verificano se l’energia del nucleo del radioisotopo è troppo alta e il numero atomico risultante e la massa atomica rimangono invariati durante il corso della reazione.