Radioaktivni raspadi su procesi koji se odvijaju u jezgru atoma, a koji dovode do oslobađanja energije i emisije čestica. Iako ne možemo direktno posmatrati unutrašnjost jezgra, činjenica da postoje radioaktivni raspadi pokazuje da neka atomska jezgra nisu stabilna i teže da pređu u stabilnije stanje putem unutrašnjih transformacija. O tim transformacijama zaključujemo na osnovu čestica koje napuštaju jezgro.
Vrste radioaktivnih raspada
1. Alfa raspad
Neki teški izotopi postaju stabilniji tako što emituju alfa česticu – jezgro helijuma koje sadrži dva protona i dva neutrona. Alfa čestica je masivna i nosi dvostruko pozitivno naelektrisanje. Alfa raspad je često praćen emisijom gama zračenja, što znači da se jezgro oslobađa viška energije.
Kada jezgro izbaci alfa česticu, gubi 4 nukleona (2 protona i 2 neutrona), pa se element transformiše u drugi hemijski element. Ovo se naziva transmutacija.
Primer: $U^{235}_{92} \longrightarrow Th^{231}_{90} +\alpha ^{4}_{2}$
Maseni broj se smanjuje za 4, a atomski broj za 2, pa se element pomera za dva mesta unazad u periodnom sistemu.
2. Beta minus raspad
Kod beta minus raspada, u jezgru se jedan neutron transformiše u proton: $ n \longrightarrow p + e^- + \bar{\nu}_e $
Da bi se očuvalo naelektrisanje, nastaje elektron (beta minus čestica) koji napušta jezgro, kao i antineutrino. Maseni broj jezgra ostaje isti, ali se broj protona povećava za 1, a broj neutrona smanjuje za 1.
Primer: $C^{14}_{6} \longrightarrow N^{14}_{7} +e^{-}+ \overline{\nu }_{e}$
3. Beta plus raspad (pozitronska emisija)
Suprotan proces je kada se proton pretvori u neutron: $ p \longrightarrow n + e^+ + \nu_e $
Nastaje pozitron (beta plus čestica) i neutrino. Pozitron je antičestica elektrona, sa istom masom ali suprotnim naelektrisanjem.
Primer: $ F^{18}_{9}\longrightarrow O^{18}_{8}+e^{+}+\nu _{e}$
4. Anihilacija
Kada se elektron i pozitron sretnu, oni se uništavaju i pretvaraju u energiju u obliku dva gama kvanta: $ e^- + e^+ \longrightarrow 2\gamma \quad (511 \text{ keV svaki}) $
5. Gama zračenje
Ako se jezgro samo oslobađa viška energije, emituje gama zračenje bez promene hemijskog elementa: $ {}^{*}\text{X} \longrightarrow \text{X} + \gamma $
Ključne karakteristike raspada
- Alfa raspad: smanjenje masenog broja za 4, atomski broj za 2.
- Beta minus raspad: atomski broj se povećava za 1.
- Beta plus raspad: atomski broj se smanjuje za 1.
- Gama zračenje: nema promene u atomskoj strukturi, samo oslobađanje energije.