Страница 25 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

✓ Что такое радиоактивность?

Радиоактивность — это явление самопроизвольного (спонтанного) превращения неустойчивых атомных ядер в ядра других химических элементов. Этот процесс, называемый радиоактивным распадом, сопровождается испусканием различных видов ионизирующего излучения.

Причиной радиоактивности является нестабильность атомных ядер. Ядра состоят из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе мощными силами — сильным ядерным взаимодействием. Однако, если баланс между силами отталкивания протонов и силами притяжения нарушается (например, в очень тяжелых ядрах с большим количеством протонов или при неоптимальном соотношении нейтронов и протонов), ядро становится неустойчивым. Чтобы перейти в более стабильное, энергетически выгодное состояние, ядро претерпевает распад.

Явление было открыто в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем, а в дальнейшем подробно изучено Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри, которые ввели сам термин «радиоактивность».

Существует несколько основных видов радиоактивного распада, которые характеризуются типом испускаемых частиц или излучения:

• Альфа-распад ($\alpha$-распад): Ядро испускает альфа-частицу, которая представляет собой ядро атома гелия ($ _2^4He $), состоящее из двух протонов и двух нейтронов. В результате этого процесса массовое число исходного ядра уменьшается на 4, а его заряд (порядковый номер) — на 2, то есть образуется новый химический элемент. Альфа-излучение обладает высокой ионизирующей, но низкой проникающей способностью.
  Пример: распад урана-238 в торий-234.
  $ _{92}^{238}U \rightarrow _{90}^{234}Th + _2^4He $
• Бета-распад ($\beta$-распад): Происходит внутриядерное превращение. При наиболее распространенном $\beta^-$-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом испускается электрон ($ _{-1}^{0}e $) и антинейтрино. Массовое число ядра не меняется, а заряд увеличивается на 1. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью, чем альфа-излучение.
  Пример: распад тория-234 в протактиний-234.
  $ _{90}^{234}Th \rightarrow _{91}^{234}Pa + _{-1}^{0}e + \tilde{\nu_e} $
• Гамма-излучение ($\gamma$-излучение): Часто после альфа- или бета-распадов дочернее ядро остается в возбужденном (избыточном по энергии) состоянии. Переход этого ядра в основное, стабильное состояние сопровождается испусканием гамма-кванта — порции высокоэнергетического электромагнитного излучения. Гамма-излучение не меняет ни массу, ни заряд ядра и обладает очень высокой проникающей способностью.

Ответ: Радиоактивность — это способность неустойчивых атомных ядер самопроизвольно распадаться, превращаясь в ядра других элементов и испуская при этом ионизирующее излучение (альфа-частицы, бета-частицы, гамма-кванты).

✓ Какие элементы бывают радиоактивными?

Радиоактивность — это свойство нестабильных атомных ядер спонтанно превращаться в другие ядра, при этом испуская различные частицы и энергию (радиоактивное излучение). Стабильность ядра зависит в первую очередь от соотношения в нем протонов и нейтронов.

Отвечая на вопрос, важно различать два понятия:

1. Наличие радиоактивных изотопов. Радиоактивные изотопы (радионуклиды) существуют абсолютно у всех химических элементов, даже у самых легких. Например, у водорода есть радиоактивный изотоп тритий ($^{3}_{1}H$), а у углерода — углерод-14 ($^{14}_{6}C$), широко используемый для датировки органических останков. Природный калий содержит радиоактивный изотоп калий-40 ($^{40}_{40}K$), который является одним из источников естественного радиационного фона.

2. Элементы, не имеющие стабильных изотопов. Обычно, когда говорят «радиоактивный элемент», имеют в виду химический элемент, у которого все изотопы радиоактивны, то есть у него нет ни одной стабильной разновидности. Атомы таких элементов рано или поздно распадаются.

К таким элементам, у которых нет ни одного стабильного изотопа, относятся:

• Технеций (Tc), элемент с атомным номером 43.
• Прометий (Pm), элемент с атомным номером 61.
• Все элементы, начиная с Полония (Po) с атомным номером 84 и до самого последнего известного на данный момент элемента — Оганесона (Og) с номером 118. Этот список включает такие широко известные элементы, как Радий (Ra), Радон (Rn), Уран (U) и Плутоний (Pu).

Примечание: Элемент Висмут (Bi, атомный номер 83), который находится прямо перед полонием, долгое время считался стабильным. Однако было экспериментально доказано, что его единственный природный изотоп $^{209}Bi$ тоже радиоактивен, но имеет колоссальный период полураспада, в миллиарды раз превышающий возраст Вселенной. Поэтому для большинства практических целей его можно считать стабильным, но формально он также не имеет абсолютно стабильных изотопов.

Ответ: Радиоактивные изотопы существуют у всех химических элементов. Элементами, у которых все известные изотопы являются радиоактивными (то есть у них нет стабильных изотопов), являются технеций (Tc), прометий (Pm), а также все элементы с атомным номером 84 (Полоний) и выше.