Искусственные превращения

Естественная радиоактивность

Вопрос № 3. Типы ядерных реакций (25 мин.)

Естественный распад радиоактивных элементов сопровождается превращением их в другие радиоактивные элементы или изотопы. Обычно при превращениях ядро изотопа теряет a- или b-частицу, в результате чего образуется новый элемент или изотоп.

Известны три естественных ряда радиоактивных элементов.

Ряд урана начинается с ²³⁸₉₂U, включает несколько радиоактивных изотопов и заканчивается изотопом устойчивым изотопом свинца ²⁰⁸₈₂Pb.

Два первых члена ряда:

²³⁸₉₂U ® ²³⁴₉₀Th + ⁴₂Не (a-распад)

²³⁴₉₀Th ® ²³⁴₉₁Ра +⁰_-1е(b-распад)

Два других естественных ряда – это ряд актиния, начинающийся с

²³⁵₉₂U и заканчивающийся ²⁰⁷₈₂Pb и ряд тория, начинающийся с ²⁸²₉₀Th и заканчивающийся ²⁰⁸₈₂Pb.

Имеется и четвертый ряд радиоактивных изотопов, который не существует в природе, и был получен искусственно.

Естественные превращения элементов указывают на возможность и искусственных превращений. Еще в давние времена устремления алхимиков были направлены на поиски философского камня, который позволил бы из неблагородных металлов, например, свинца, получить благородные металлы, в частности золото. С помощью ядерных превращений "мечта" алхимиков может быть осуществлена.

Для того, чтобы осуществить превращения элементов, необходимо изменить заряд ядра, или, иными словами, произвести перегруппировку протонов и нейтронов в ядре элемента. Заряд ядра можно изменить, введя в ядро отрицательный или положительный заряд, однако введению отрицательного заряда препятствуют планетарные электроны, сами заряженные отрицательно, а положительно заряженное ядро будет препятствовать введению положительного заряда.

Первые опыты по искусственному превращению одного элемента в другой были проведены в 1919 году Резерфордом. Он высказал мысль о возможности бомбардировки ядра элемента a- частицами, испускаемыми радием и летящими с большой скоростью. Ему удалось провести следующую реакцию:

¹⁴₇N + ⁴₂He ® ¹₁H + ¹⁷₈O

атом a- протон изотоп

азота частица кислорода

В 1932 году английский физик Чедвик при изучении бомбардировки ядра бериллия a-частицами впервые получил нейтрон:

⁹₄Be + ⁴₂He ® ¹²₆C + ¹₀n

атом a- изотоп нейтрон

бериллия частица углерода

В 1934 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри открыли явление искусственной радиоактивности, показав, что в результате бомбардировки стабильных атомов бора, алюминия и магния a-частицами, испускаемыми полонием, получаются радиоактивные изотопы.

¹⁰₅B + ⁴₂He ® ¹³₇N + ¹₀n

атом a- изотоп нейтрон

бора частица азота

(стаб.) (радио-

активный)

Искусственные ядерные превращения (ядерные реакции) можно классифицировать по типу бомбардирующих частиц и типу испускаемых частиц или испускаемого излучения. Например, в ядерной реакции (р, n) ядра бомбардируются протонами р и испускают нейтроны n.

Искусственные ядерные превращения

№	Тип реакции	Пример
1.	(a, р)	^147N + ^42 Не ® ^178О + ^11Н
2.	(a, n)	^2713Al + ^42 Не ® ^3015P + ^10n
3.	(p, n)	^2311Na + ^11 Н ® ^2312Mg + ^10n
4.	(p, a)	^94Be + ^11 Н ® ^63Li + ^42He
5.	(p, g)	^147N + ^11 Н ® ^158O + g
6.	(d, p)	^3115P + ^21 Н ® ^3215Р + ^11H
7.	(d, n)	^2713Al + ^21 Н ® ^2814Si + ^10n
8.	(n, p)	^147N + ^10 n ® ^146C + ^11Н
9.	(n, g)	^5927Co + ^10 n ® ^6027O + g
10.	(n, a)	^2713Al + ^10 n ® ^2411Na + ^42He

Дата добавления: 2017-01-13