Hlavný rozdiel - alfa proti beta a gama časticiam

Rádioaktivita je proces rozkladu chemických prvkov s časom. K tomuto rozpadu dochádza emisiou rôznych častíc. Emisia častíc sa nazýva aj emisia žiarenia. Žiarenie je emitované z jadra atómu, pričom dochádza k premene protónov alebo neutrónov jadra na rôzne častice. Proces rádioaktivity prebieha v nestabilných atómoch. Tieto nestabilné atómy podliehajú rádioaktivite, aby sa stabilizovali. Existujú tri hlavné typy častíc, ktoré je možné emitovať ako žiarenie. Sú to častice alfa (α), beta (β) a gama (γ). Hlavný rozdiel medzi časticami alfa beta a gama je ten alfa častice majú najmenšiu penetračnú silu, zatiaľ čo beta častice majú strednú penetračnú silu a gama častice majú najvyššiu penetračnú silu.

Pokryté kľúčové oblasti

1. Čo sú to alfa častice - Definícia, vlastnosti, emisný mechanizmus, aplikácie 2. Čo sú to beta častice - Definícia, vlastnosti, emisný mechanizmus, aplikácie 3. Čo sú to častice gama - Definícia, vlastnosti, emisný mechanizmus, aplikácie 4. Aký je rozdiel medzi časticami alfa beta a gama - Porovnanie kľúčových rozdielov

Kľúčové pojmy: alfa, beta, gama, neutróny, protóny, rádioaktívny rozpad, rádioaktivita, žiarenie

Čo sú to alfa častice

Častica alfa je chemický druh, ktorý je identický s jadrom hélia a je mu priradený symbol α. Častice alfa sa skladajú z dvoch protónov a dvoch neutrónov. Tieto alfa častice sa môžu uvoľňovať z jadra rádioaktívneho atómu. Častice alfa sú emitované v procese rozpadu alfa.

Emisia alfa častíc sa vyskytuje v atómoch „bohatých na protóny“. Po emisii jednej alfa častice z jadra atómu konkrétneho prvku sa toto jadro zmení a stane sa iným chemickým prvkom. Je to spôsobené tým, že z emisie alfa sú z jadra odstránené dva protóny, čo má za následok zníženie atómového čísla. (Atómové číslo je kľúčom k identifikácii chemického prvku. Zmena atómového čísla naznačuje konverziu jedného prvku na iný).

Obrázok 1: Alfa rozpad

Pretože v alfa častici nie sú žiadne elektróny, alfa častica je nabitá častica. Dva protóny dodávajú alfa častici elektrický náboj +2. Hmotnosť alfa častice je asi 4 amu. Preto sú alfa častice najväčšími časticami, ktoré sú emitované z jadra.

Penetračná sila alfa častíc je však značne slabá. Aj tenký papier môže zastaviť alfa častice alebo alfa žiarenie. Ionizačná sila alfa častíc je však veľmi vysoká. Pretože sú častice alfa pozitívne nabité, môžu ľahko prijímať elektróny z iných atómov. Toto odstránenie elektrónov z iných atómov spôsobuje, že sa tieto atómy ionizujú. Pretože tieto alfa častice sú nabité častice, ľahko ich priťahujú elektrické polia a magnetické polia.

Čo sú to beta častice

Beta častica je vysokorýchlostný elektrón alebo pozitrón. Symbol pre častice beta je β. Tieto beta častice sa uvoľňujú z nestabilných atómov „bohatých na neutróny“. Tieto atómy získajú stabilný stav odstránením neutrónov a ich premenou na elektróny alebo pozitróny. Odstránením častice beta sa zmení chemický prvok. Neutrón sa premieňa na protónovú a beta časticu. Atómové číslo sa preto zvýši o 1. Potom sa stane iným chemickým prvkom.

Beta častica nie je elektrón z vonkajších elektrónových obalov. Tieto sú generované v jadre. Elektrón je záporne nabitý a pozitrón nabitý kladne. Pozitróny sú však identické s elektrónmi. K rozpadu beta dochádza teda dvoma spôsobmi ako emisia β+ a β- emisia. Emisia β+ zahŕňa emisiu pozitrónov. Emisia β- zahŕňa emisie elektrónov.

Obrázok 2: Emisia β-

Beta častice sú schopné preniknúť vzduchom a papierom, ale môžu byť zastavené tenkým kovovým (napríklad hliníkovým) plechom. Dokáže ionizovať hmotu, s ktorou sa stretne. Pretože ide o negatívne (alebo pozitívne, ak ide o pozitrón) nabité častice, môžu odpudzovať elektróny v iných atómoch. Výsledkom je ionizácia hmoty.

Pretože ide o nabité častice, častice beta sú priťahované elektrickými poľami a magnetickými poľami. Rýchlosť beta častíc je asi 90% rýchlosti svetla. Beta častice sú schopné preniknúť do ľudskej pokožky.

Čo sú častice gama

Gama častice sú fotóny, ktoré prenášajú energiu vo forme elektromagnetických vĺn. Gama žiarenie teda nie je zložené zo skutočných častíc. Fotóny sú hypotetické častice. Gama žiarenie je emitované z nestabilných atómov. Tieto atómy sa stabilizujú odstránením energie ako fotóny, aby sa dosiahol nižší energetický stav.

Gama žiarenie je elektromagnetické žiarenie s vysokou frekvenciou a nízkou vlnovou dĺžkou. Fotóny alebo častice gama nie sú elektricky nabité a nie sú ovplyvnené magnetickými poliami alebo elektrickými poľami. Gama častice nemajú žiadnu hmotnosť. Atómová hmotnosť rádioaktívneho atómu sa preto emisiou gama častíc neznižuje ani nezvyšuje. Chemický prvok sa preto nemení.

Prenikavá sila častíc gama je veľmi vysoká. Aj veľmi malé žiarenie môže preniknúť vzduchom, papiermi a dokonca aj tenkými kovovými plechmi.

Obrázok 3: Gamma Decay

Častice gama sa odstránia spolu s časticami alfa alebo beta. Rozpad alfa alebo beta môže zmeniť chemický prvok, ale nemôže zmeniť energetický stav prvku. Ak je teda prvok stále vo vyššom energetickom stave, dochádza k emisii gama častíc s cieľom získať nižšiu energetickú úroveň.

Rozdiel medzi časticami alfa beta a gama

Definícia

Alfa častice: Častica alfa je chemický druh, ktorý je identický s jadrom hélia.

Beta častice: Beta častica je vysokorýchlostný elektrón alebo pozitrón.

Gama častice: Gama častica je fotón, ktorý prenáša energiu vo forme elektromagnetických vĺn.

Omša

Alfa častice: Hmotnosť alfa častice je asi 4 amu.

Beta častice: Hmotnosť beta častice je asi 5,49 x 10^-4 amu.

Gama častice: Gama častice nemajú žiadnu hmotnosť.

Elektrický náboj

Alfa častice: Častice alfa sú pozitívne nabité častice.

Beta častice: Beta častice sú buď pozitívne alebo negatívne nabité častice.

Gama častice: Gama častice nie sú nabité častice.

Vplyv na atómové číslo

Alfa častice: Atómový počet prvkov sa zníži o 2 jednotky, keď sa uvoľní alfa častica.

Beta častice: Atómové číslo prvku sa zvýši o 1 jednotku, keď sa uvoľní beta častica.

Gama častice: Atómové číslo nie je ovplyvnené emisiou častíc gama.

Zmena chemického prvku

Alfa častice: Emisie alfa častíc spôsobujú zmenu chemického prvku.

Beta častice: Emisie beta častíc spôsobujú zmenu chemického prvku.

Gama častice: Emisia gama častíc nespôsobuje zmenu chemického prvku.

Penetračná sila

Alfa častice: Častice alfa majú najmenšiu penetračnú silu.

Beta častice: Častice beta majú strednú penetračnú silu.

Gama častice: Gama častice majú najvyššiu penetračnú silu.

Ionizačná sila

Alfa častice: Častice alfa môžu ionizovať mnoho ďalších atómov.

Beta častice: Beta častice môžu ionizovať iné atómy, ale nie sú dobré ako alfa častice.

Gama častice: Gama častice majú najmenšiu schopnosť ionizovať inú hmotu.

Rýchlosť

Alfa častice: Rýchlosť častíc alfa je asi desatina rýchlosti svetla.

Beta častice: Rýchlosť beta častíc je asi 90% rýchlosti svetla.

Gama častice: Rýchlosť častíc gama je rovnaká ako rýchlosť svetla.

Elektrické a magnetické polia

Alfa častice: Častice alfa priťahujú elektrické a magnetické polia.

Beta častice: Beta častice sú priťahované elektrickými a magnetickými poľami.

Gama častice: Častice gama nie sú priťahované elektrickými a magnetickými poľami.

Záver

Častice alfa, beta a gama sú emitované z nestabilných jadier. Jadro emituje tieto rôzne častice, aby sa stalo stabilným. Napriek tomu, že lúče alfa a beta sú zložené z častíc, gama lúče nie sú zložené zo skutočných častíc. Aby sa však pochopilo správanie gama lúčov a porovnali sa s časticami alfa a beta, zavádza sa hypotetická častica nazývaná fotón. Tieto fotóny sú energetické pakety, ktoré prenášajú energiu z jedného miesta na druhé ako gama lúč. Preto sa nazývajú častice gama. Hlavným rozdielom medzi časticami alfa beta a gama je ich penetračná sila.

Referencie:

1. „GCSE Bitesize: Druhy žiarenia.“ BBC, k dispozícii tu. Prístup k 4. septembru 2017. 2. „Gama žiarenie“. Stredisko zdrojov NDT, k dispozícii tu. Prístup k 4. septembru 2017. 3. „Typy žiarenia: základy žiarenia gama, alfa, neutrón, beta a röntgenové žiarenie.“ Mirion, k dispozícii tu. Prístupné 4. septembra 2017.

Obrázok so súhlasom:

1. „Alpha Decay“ Von Inductiveload-Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia 2. „Beta-minus Decay“ Von Inductiveload-Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia 3. „Gamma Decay“ By Inductiveload-self-made (Public Doména) prostredníctvom Commons Wikimedia