(Від лат. Radio - випромінюю і activus-дієвий), мимовільне перетворення нестабільних атомних ядер в інші. Ядра, що супроводжується випусканням частинок, а також жорсткого електромагніт. випромінювання (рентгенівського або g-випромінювання). Ядра нового нуклида, к-які утворюються в результаті радіоактивного розпаду вихідного нуклида (радіонукліда), м. Б. стабільними або радіоактивними.
Типи Р. Відомі слід. типи радіоактивності: 1) a-розпад, 2) b-розпад, 3) спонтанне ділення ядер. 4) протонна, двупротонной і двунейтронная Р. 5) двустадийному Р. a-Розпад супроводжується випусканням ядер (a-частинок). При цьому заряд Z вихідного ядра зменшується на 2 одиниці (в одиницях елементарного заряду), а масове число А-на 4 одиниці (в атомних одиницях маси). Якщо Z 'і А'- заряд і масове число виникає ядра, то для a-розпаду коротко можна сформулювати правило зсуву: Z' = Z Ч 2; А '= А Ч 4. a-Рашад наиб. характерний для важких ядер (Z82). Існують, однак, ок. 20 a-радіо-нуклідів РЗЕ.
Енергія a-часток, що випускаються важкими ядрами, становить 4-9 МеВ, для ядер РЗЕ-2-4,5 МеВ. При a-розпаді ядер, що знаходяться в збудженому стані, енергія що випускаються a-частинок може значно перевищувати вказані значення (т. Зв. Дліннопробежних частки). У рідкісних випадках при a-розпад виникають a-частинки строго визначеної енергії і не спостерігається супутнього електромагніт. випромінювання (відповідні радіонукліди зв. "чистими" a-випромінювачами). Найчастіше при a-розпад випускається дек. груп a-частинок, кожна з яких брало має певною енергією, т. е. енергетичних. спектри a-розпаду дискретні. Випускання ядром a-частинок разл. енергій свідчить про наявність в цьому ядрі дискретних енергетичних. рівнів. Енергія випускаються ядром квантів електромагнітного. випромінювання дорівнює різниці енергій a-частинок разл. груп. При проходженні через в-во a-частинки гальмуються, витрачаючи енергію на іонізацію і збудження атомів і молекул. Шляхи a-частинок в в-ве майже завжди прямолінійні і складають: для повітря не більше 5-7 см, для щільних в-в не більше 10-20 мкм.
b-Розпад. Під терміном "b-розпад" об'єднують радіоактивні перетворення, що супроводжуються випусканням з атомних ядер електронів е -. к-які виникають при перетворенні нейтрона в протон (b - розпад); випусканням позитронів е +. що виникають в ядрах при перетворенні протона в нейтрон (b + -розпад); захопленням орбітального електрона, найчастіше з K-оболонки ядра (К-захоплення), рідше з L-оболонки (L-захоплення). Для b - розпаду правило зсуву має вигляд: Z '= Z + 1, А' = А; для b + розпаду: Z '= Z Ч 1, А' = А ', для електронного захоплення (зазвичай позначається Е. З.): Z' = ZЧ1, А '= А. Характерна особливість b - -і b + - розпадів полягає в тому, що енергії b-часток не дискретні, а безперервно змінюються майже від 0 до деякого макс. значення Е макс. При b - розпаді з нейтрона n крім протона р і електрона е - утворюється також третя частка - антинейтрино При b + розпаді з протона крім нейтрона і позитрона утворюється нейтрино v: p: n + e + + v. Безперервний характер b-спектра пояснюється розподілом енергії між електронами і антинейтрино або позитрона і нейтрино відповідно.
Середня енергія b-частинок дорівнює: Як і при a-розпад, b-розпад одного ядра можетпріводіть до появи груп b-частинок з різними значеннями E макс (т. Зв. Складний b-розпад), к-рий супроводжується випусканням електромагніт. випромінювання.
b - розпад спостерігається як у легких, так і у важких ядер. Як правило, b - розпад характерний для ядер, що мають надлишкову (в порівнянні зі стабільними ядрами) число нейтронів. Напр. в стабільних ядрах атомів 12 С і 13 С міститься соотв. 6 і 7 нейтронів, а у b - -радіоактивне 14 С-8 нейтронів. Навпаки, b + -розпад характерний для нейтронодефіцитних ядер, число нейтронів в яких брало менше, ніж в ядрах стабільних атомів даного елемента. Напр. в стабільному ядрі 23 Na міститься 12 нейтронів, а в ядрі b + -радіоактивне 21 Na-10 нейтронів.
Траєкторії b-частинок в в-ве викривляються через сильний взаємодії b-частинок з електронними оболонками атомів. Довжина пробігу b - частинок в повітрі становить до дек. десятків см, в щільних середовищах - від часткою мм до 1 см і більше. При проходженні b + частинок через в-во практично відразу ж відбувається взаємодій. позитронів з електронами, що приводить до утворення двох g-квантів (анігіляція пари позитрон-електрон). Ці g-кванти суть анігіляції. випромінювання, що супроводжує b + -розпад.
При електронному захопленні зовн. електрони в атомі (з більш високих по енергії оболонок) переходять на вакантні місця внутр. електронів. Енергія, що відповідає переходу, може випускати у вигляді типовий. рентгенівського випромінювання. Часто, однак, енергія збудження атома не випускає у вигляді випромінювання, а безпосередньо передається одному або дек. орбітальним електронам. Якщо отримана електронами енергія вище енергії їх зв'язку в атомі, спостерігається випускання оже-електронів, к-які, на відміну від b - частинок, мають дискретні значення енергії.
Спонтанне ділення спостерігається тільки у ядер важких елементів з Z90. При цьому типі Р. утворюються 2 нових ядра з приблизно рівними масами. Спонтанне ділення часто супроводжується випусканням з кожного вихідного ядра 2-3 нейтронів. Виявлено також, що відбувається з дуже малою ймовірністю різко несиметричне спонтанне ділення ядер з Z88 з випусканням в якості легких осколків ядер 14 С, 22 Na, 28 Mg і ін. Подібний розподіл іноді розглядають як 14 С-Р. 22 Na-P. і т. д. Др. назв. цього типу поділу-кластерна Р. Спонтанне ділення позначають знаком f, напр. спонтанне ділення ядер 238 U записують: 238 U (f, 2n) 144 Ba, 92 Kr.
У рідкісних випадках штучно отримані радіоактивні ядра при розпаді випускають 1 або 2 протона (соотв. Протонна і двупротонной Р.) або 2 нейтрона (двунейтронная Р.). Всі перераховані вище типи Р. відносять до одностадійним перетворенням. Відома і двустадийному Р. пов'язана з випусканням b - частинки і вильотом з ядра т. Зв. запізнілих частинок (протонів, нейтронів і ін.) або наступним актом спонтанного ділення.
Мн. радіоактивні ядра здатні зазнавати перетворення не одного, а відразу кілька. типів. Так, ядра 238 U здатні одночасно до а-розпаду і спонтанного поділу, а ядра 64 Сu-к b - -, b + розпадів і до Е. З. У цих випадках вказують на ймовірність розпаду поданою типу (у відсотках).
Для деяких ядер, що знаходяться в збудженому (метаста-більних) стані, при переході до стабільного стану енергія збудження випускається тільки у вигляді квантів випромінювання (див. Ізомерія атомних ядер). При цьому склад ядер не змінюється, тому такі перетворення зазвичай не відносять до Р. Див. Також Іонізуючі випромінювання, Радіонукліди.
Кінетика радіоактивних перетворень. Швидкість розпаду ядер даного радіонукліду пропорційна готівковим кількістю ядер N. Осн. закон Р. в діфференц. формі має вигляд:
де l.-Т. наз. постійна розпаду (радіоактивна постійна), значення к-рій, певне для кожного нукліда, може змінюватися в широких межах. Наведене ур-ня відображає незалежність розпаду окремого ядра від розпаду інших ядер. У інтегральної формі осн. закон Р. має вигляд:
де вихідне число ядер, Nt-число ядер, які не розпалися до моменту часу t. Значення l пов'язано з періодом напіврозпаду Т 1/2 -Тимчасові, протягом к-якого число ядер даного нукліда зменшується в результаті Р. вдвічі:
Закони Р. мають статистич. характер, для окремого ядра неможливо передбачити момент його розпаду. Тому співвідношення, що описують Р. виконуються не строго. Швидкість розпаду за рівні проміжки часу при постійній середній швидкості відчуває флуктуації. Середню квадратичну флуктуації а (середнє квадратичне відхилення) можна знайти за ф-ле: де середнє число актів радіоактивного перетворення, зафіксоване за весь час реєстрації, а середня квадратична флуктуація (середнє квадратичне відхилення) s1 числа актів радіоактивного розпаду за одиницю часу = = де t - тривалість вимірювання) дорівнює: s1 = Ч З урахуванням флуктуації в разі практично всіх типів Р. швидкість розпаду ядер при варіюванні зовн. умов (т-ри, тиску і т. д.) в будь-яких можливих межах не змінюється. У разі Е. 3. значення Т 1/2 в невеликій мірі впливає хім. форма, ступінь окислення елемента і ін. чинники.
Одиниці Р. Для характеристики джерела, в к-ром відбуваються радіоактивні перетворення, використовують поняття активності-фіз. величини, що характеризує число розпадів в одиницю часу в джерелі. Одиниця активності в СІ-бекерель (Бк): 1Бк-активність радіонукліда в джерелі, в к-ром за 1 с відбувається 1 акт розпаду (розмірність Бк-t -1). Широко використовують кратні одиниці: кБк (10 3 Бк), МБк (10 6 Бк), ГБК (10 9 Бк), ТБк (10 12 Бк) та ін. Використовують поняття уд. активності (Бк / кг), молярної активності (Бк / моль), об'ємної активності (Бк / м 3), поверхневої активності (Бк / м 2).
Позасистемна одиниця активності-кюрі (Кі): 1 Ки активність радіонукліда в джерелі, в к-ром за 1 с відбувається 3,7
Хімічна енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. Під ред. І. Л. Кнунянц. 1988.