Psaní rovnic popisující alfa, beta a gama rozpad Jak můžeme podle typu rozpadu poznat produkty jaderné reakce?

Pojďme se podívat na 3 typy radioaktivního rozpadu. Začneme s alfa rozpadem. Při alfa rozpadu alfa částice opustí nestabilní jádro, Tady je nestabilní jádro uranu-238. Částice alfa má stejné složení jako jádro helia. Viděli jsme jádro helia v předchozím videu. V heliovém jádře jsou dva protony a dva neutrony. Nakreslím tu dva neutrony Když jsou tu dva protony, náboj částice alfa je dva plus. Takže místo naší částice alfa v naší rovnici napíšeme... Když má částice alfa stejné složení jako heliové jádro, napíšeme tady He, a má dva kladné náboje, tak napíšeme 2 tady dolů. Nahoře je počet všech nukleonů, tak tady napíšeme 4. Když se snažím zjistit druhý produkt z rovnice jaderné reakce, vím, že počet nukleonů je zachován. Když mám 238 nukleonů na levé straně, potřebuji 238 nukleonů na pravé straně. Mám čtyři z mé alfa částice, takže ještě potřebuji 234. takže 234 plus 4 mi dává 238 napravo, a proto jsou nukleony zachovány. Co se týče náboje, vím, že náboj je také zachován. nalevo mám 92 protonů, takže 92 kladných nábojů nalevo, potřebuji 92 kladných nábojů napravo. Už máme dva kladné náboje z naší částice alfa, a tak potřebujeme 90 dalších kladných nábojů. Potřebujeme tu protonové číslo 90. Abyste identifikovali ten produkt, prostě si v periodické tabulce vyhledejte protonové číslo 90, a uvidíte, že to je thorium. Takže thorium 234 je náš produkt. Přemýšlejme o tom, co reálně děje. Začínáme s jádrem uranu, které je nestabilní a hodlá vypustit částici alfa Takže ztrácíme alfa částici, a zbyde nám jádro thoria. takže tohle je vizuální zastoupení toho, co se zde v naší nukleární rovnici děje. Pojďme na beta rozpad. Při beta rozpadu opouští elektron jádro. V minulém videu jsme řekli, že když zastupujete elektron, když to má záporný náboj, napíšete minus jedna tady dolů. Není to ani proton ani neutron, tak tady napíšeme nulu. Takže tady je náš elektron a elektron vypuštěný z jádra nazýváme beta částice. můžeme tady napsat beta, a je to elektron, takže tady dáme záporný náboj a tady pak nulu. Pokud je beta částice vypuštěna z jádra thoria-234... Začínáme s thoriem-234. Beta částice opustí tohle jádro. Tady dáme částici beta, takže nula a minus jedna. Co bude produktem? Co nám tu zbude? Ještě jednou, počet nukleonů je neměnný, takže mám 234 nukleonů nalevo, potřebuji 234 nukleonů napravo. Tady mám nulu, takže potřebuji 234 nukleonů. Náboj je také neměnný. Mám 90 kladných nábojů nalevo, mám 90 protonů. Napravo mám jeden záborný náboj, takže mám náboj minus jedna, takže potřebuji 91 kladných nábojů, protože 91 kladných nábojů a jeden záporný náboj mi dají 90 kladných nábojů napravo. Takže potřebuji protonové číslo 91. Když se podíváte do periodické tabulky, a najdete protonové číslo 91, uvidíte, že to je protaktinium. Takže vyrobíme protaktinium - Pa. Co se děje při beta rozpadu? Pojďme se na to podívat detailněji. Už jsme mluvili o počtu protonů, takže máme 90 protonů nalevo. Kolik máme neutronů? No, 234 minus 90 nám dá počet neutronů. To je 144 neutronů. Napravo máme 91 protonů. Kolik máme neutronů? To by bylo 234 minus 91. Takže 234 minus 91 nám dá 143 neutronů. Máme tedy 144 neutronů nalevo a 143 neutronů napravo, a máme 90 protonů nalevo a 91 protonů napravo. Ztratíme tedy jeden neutron a získáme jeden proton. Mohli byste si myslet, že se neutron změnil na proton, tohle je zjednodušený způsob, jak o tom myslet. Napišme to tady dolů. Neutron te změní na proton. Neutron nemá žádný náboj, tak tady dáme nulu a neutron je nukleon, tak tady dáme jedničku. Neutron se změní na proton. Napíšeme sem proton. Proton má náboj plus jedna a je to nukleon, tak tady dáme jedničku. Co ješte vzniká? Víme, že počet nukleonů se nemění. Máme jeden nukleon nalevo, jeden nukleon napravo. Proto tady máme nulu. Co se týče náboje, pokud nemáme žádný náboj nalevo a plus jeden napravo, potřebujeme tam jeden záporný náboj. Tohle samozřejmě zastupuje elektron, takže tohle je elektron, který opouští jádro. Tohle je naše beta částice. Ve skutečnosti vzniká ještě něco. Také vytvoříme antineutrino. ale tím se dále nebudeme zabývat, takže ho pro teď budeme ignorovat. Neutron se tedy změní na proton, a také získáváme beta částici vyraženou z jádra. Tato přeměna je ve skutečnosti řízena slabou jadernou silou, slabou jadernou interakcí. V jádru se děje hodně věcí, ke kterým se v tomto videu nedostaneme. Důležitou schopností je při pohledu na rovnici jaderné reakce poznat že se jedná o beta rozpad, a umět napsat příslušnou rovnici. Pojďme udělat ještě jeden druh rozpadu. Je to gama rozpad. Jsou vysílány gama paprsky, které nemají náboj ani hmotnost. Když se nad tím zamyslíte, je to jen energie. Tohle jsou celkem lehké příklady. Začněme s techneciem-99m a to m znamená metastabilní, což znamená jádro v jeho vzbuzeném stavu. Má více energie. Jádro vyšle gama paprsky, takže pojďme nakreslit náš gama paprsek, takže nula a nula. Když pracujeme s nulama, tak ty nuly nebudou ovlivňovat naše čísla. Takže když začneme s nukleony, máme 99 nukleonů nalevo, budeme mít 99 nukleonů napravo. Co se týče nábojů, máme 43 kladných nábojů nalevo, potřebujeme 43 kladných nábojů napravo. A když se protonové číslo nemění, je to 43 nalevo a 43 napravo, tady nám zůstane technecium. Je to pořád technecium, je to jen v základním stavu. Už není ve svém vzbuzeném stavu. Je v základním stavu. V tomto případě vyslalo energii ve formě gama paprsků. Technecium-99m se používá v různých lékařských zobrazovacích a diagnostických metodách, protože umíme dobře měřit gama radiace. V medicíně je to velmi užitečné.