Довідковий матеріал. Ядра ізотопів певних хімічних елементів утворюють групу нуклідів

 

Ядра ізотопів певних хімічних елементів утворюють групу нуклідів. Деякі нукліди зберігають стабільний стан, тобто без впливу зовнішньої дії вони ніколи не зазнають перетворень. Однак більшість нуклідів є нестабільними і періодично перетворюються в інші нукліди. Вони мають назву радіонукліди.

Процес перетворення радіонуклідів називається радіоактивним розпадом. Для прикладу розглянемо особливості процесу радіоактивного розпаду атома ²³⁸U, в ядрі якого протони і нейтрони ледве утримуються силами внутрішнього зчеплення. Час від часу від атома ²³⁸U відривається компактна група з чотирьох частинок: двох протонів і двох нейтронів. Таку групу називають α-частинкою, а процес відокремлення альфа-розпадом або альфа-випромінюванням. При цьому ²³⁸U перетворюється у торій-234 (²³⁴Th), проте й він нестабільний. Однак трансформація ²³⁴Th відбувається дещо інакше: один з нейтронів ядра змінюється на протон. Водночас один електрон втрачає пару і вилітає з атома. Такий процес називають бета-розпадом або бета-випромінюванням. Розрізняють електронний і позитронний бета-розпади. Під час таких розпадів виникає ядро нового хімічного елементу, який займає відповідно попереднє або наступне місце у таблиці Менделєєва. У нашому випадку – це протактиній-234 (²³⁴Ра).

Кожний альфа- або бета-розпад супроводжується звільненням енергії, яка передається далі у вигляді короткохвильового електромагнітного випромінювання. Нестабільний радіонуклід стає настільки збудженим, що викидає порцію чистої енергії і при цьому не втрачаються будь-які його частинки. Спостерігається лише виділення γ-фотона у процесі гамма-випромінювання. Далі з ²³⁸U відбуваються інші перетворення, що супроводжуються альфа-, бета- і гамма-випромінюванням. Весь цей довгий ланцюг радіоактивних перетворень закінчується стабільним нуклідом свинцю.

Деякі радіонукліди перебувають у нестабільному стані, однак по-різному. Наприклад, ²³⁴Ра розпадається майже миттєво, а ²³⁸U, навпаки, дуже повільно. Його період напіврозпаду, тобто час, за який половина атомів ²³⁸U перетворяться у ²³⁴Th, становить близько 4,5 млрд років.

Інтенсивність радіоактивного розпаду або кількість альфа-, бета- й гамма-розпадів упродовж секунди називають радіоактивністю. Одиницею вимірювання радіоактивності в системі СІ є бекерель (Бк), що дорівнює одному розпаду за секунду. Досить часто використовують позасистемну одиницю кюрі (Кі), яка відповідає активності 1 г радону-226 (²²⁶Ra) (1 Кі = 3,7 × 1010 Бк).

Характерним показником радіаційної небезпеки контрольованої речовини чи матеріалу є питома радіоактивність. Цей параметр використовують як головний критерій забрудненості продуктів харчування, питної води, ґрунту, будівельних матеріалів, сировини і продукції промислових підприємств. Виділяють три типи радіоактивності:

· питома – Кі/км², Бк/кг;

· об’ємна – Кі/л, Бк/л;

· поверхнева – Бк/м²(Кі/м²).

 

Тестові завдання для самоконтролю знань:

 

1. Який період піврозпаду ²³⁸U: а) близько 4,5 млрд років; б) близько 400 років; в) близько 4 років; г) близько 400 тис. років.

2. Яка одиниця радіоактивності прийнята в системі СІ: а) бекерель; б) рад; в) грей; г) джоулі; д) рентген.

3. Процес перетворення радіонуклідів називається: а) радіотоксичністю; б) радіоактивним розпадом; в) радіоактивним піввиведенням.

4. Радіоактивний розпад, який супроводжується викидом з ядра нестійкого елемента α-частинки, яка являє собою ядро атома гелію називають: а) бета-розпад; в) гамма-розпад; г) альфа-розпад.

5. Який параметр використовують як головний критерій забрудненості продуктів харчування, питної води, ґрунту, будівельних матеріалів, сировини і продукції промислових підприємств: а) еквівалентна доза; б) поглинута доза; в) радіотоксичність; г) питома радіоактивність.

6. Кількість радіоактивної речовини (чи елемента), в якій за 1 с розпадається біля 37 млр. атомів називають: а) бекерель; б) рад; в) грей; г) кюрі; д) рентген.

7. Яка позасистемна одиниця радіоактивності: а) бекерель; б) рад; в) грей; г) кюрі; д) рентген.

8. Який тип розпаду має ⁹⁰Sr: а) бета-; б) гамма-; в) альфа-.

9. Який тип розпаду має ¹³⁷Cs: а) бета-; б) гамма-; в) альфа-.

10. Який період піврозпаду ¹³⁷Cs:а) 30 тис. років; б) 30 років; в) 30 днів; г) 3 млрд. років.