Emisja alfa (α). emisja cząstek alfa

Główne emisje radioaktywne to alfa (α), beta (β) i gamma (γ). W tym artykule porozmawiamy o pierwszym z tych trzech promieniowań, o tym, jak zostało odkryte, z czego się składa, jak jego promieniowanie wpływa na strukturę materii, jaka jest jej siła przenikania i jakie szkody wyrządza istocie człowiek.

• Odkrycie:

W 1900 r. niezależnie i prawie w tym samym czasie nowozelandzki fizyk Ernest Rutherford (1871-1937) i Francuski chemik Pierre Curie (1859-1906) był w stanie eksperymentalnie zidentyfikować alfa i beta.

Rutherford przeprowadził słynny eksperyment, w którym ustawił aparat podobny do tego pokazanego na poniższej ilustracji:

Próbkę pierwiastka promieniotwórczego umieścił w ołowianym bloku z otworem. Ponieważ ołów blokuje emisje radioaktywne, nie rozprzestrzeniałyby się one w środowisku, ale byłyby kierowane do wyjścia w kierunku jedynego otworu w ołowiu. To urządzenie zostało umieszczone wewnątrz pojemnika poddanego działaniu próżni. Do tego urządzenia podłączono dwie płytki naelektryzowane o przeciwnych ładunkach – czyli przyłożono potencjał elektryczny. Na ścianie naprzeciwko bloku ołowianego umieszczono kliszę fotograficzną lub ekran z siarczkiem cynku, materiałem fluorescencyjnym, który rejestrowałby emisję radioaktywną.

Jednym z czynników zaobserwowanych w tym eksperymencie było to, że ścieżka promieniowania alfa została skierowana do ujemnego bieguna płyty. Jak wiadomo, przeciwstawne ładunki przyciągają, w konsekwencji stwierdzono, że: Promieniowanie alfa to w rzeczywistości cząstki dodatnie.

• Konstytucja:

Z biegiem czasu odkryto, że te dodatnie cząstki są w rzeczywistościutworzone przez dwa protony i dwa neutrony (⁴₂α²⁺), czyli równy jądru helu (⁴₂On). Ponadto są to cząstki ciężkie, o dużej masie, ponieważ zostały odchylone przez pole elektromagnetyczne.

• Konsekwencje emisji cząstek alfa dla budowy atomu:

Jak wiemy, emisja promieniowania to proces, który zachodzi z jądra – stąd określenie reakcje jądrowe. W związku z tym wiąże się ze zmianą ładunku jądrowego (dodatnim), powodującą zmiany w substancji.

W przypadku emisji cząstki alfa (⁴₂α²⁺), liczba atomowa (liczba protonów) atomu zmniejsza się o dwie jednostki (ponieważ stracił dwa protony), a jego liczba masowa (liczba protonów i neutronów w jądrze) spada o cztery jednostki.

Zobacz, jak to się dzieje w emisji cząstki alfa z atomu pierwiastka generycznego (_Z^TENX):

_Z^TENX → ⁴₂α²⁺ + _Z-2^A-4X

Przykład:

₉₂²³⁸U → ⁴₂α²⁺ + ₉₀²³⁴Cz

Promieniowanie alfa ma również wysoką moc jonizującą, będąc w stanie wychwycić dwa elektrony i stać się atomem helu:

⁴₂α²⁺ + 2 i^- → ⁴₂on

• Siła penetracji:

Prędkość cząstek alfa jest niewielka, początkowo waha się od 3000 km/s do 30 000 km/s. Jego średnia prędkość wynosi około 20 000 km/s, co stanowi 5% prędkości światła. Ponieważ promieniowanie alfa jest wolne, ma bardzo niska siła penetracji, nie penetruje nawet kartki papieru, odzieży czy skóry.

Zobacz poniższy rysunek, aby porównać jego siłę penetracji z innymi emisjami beta i gamma:

• Szkody dla ludzi:

Ze względu na niską siłę penetracji, szkody wyrządzane przez cząstki alfa u ludzi są mały. Kiedy wpływają na nasze ciało, są powstrzymywane przez warstwę martwych komórek skóry i mogą co najwyżej spowodować oparzenia.

Jennifer Fogaça
Absolwent chemii