Etusivu
Tehtävät
Kirjanmerkit
Radioaktiivinen hajoaminen
Hanki lisää sisältöä päivittämällä
If the nuclear forces that hold the protons and neutrons are well-balanced, the atom will have a ________.
Kimin tuoli näyttää aika keikkuvalta ja epävakaalta! Ja nyt se hajosi! Oletko kunnossa Kim? Epävakaat esineet yleensä hajoavat ennemmin tai myöhemmin. Mutta tiesitkö, että epävakaat atomitkin voivat hajota?
Otetaan esimerkiksi tämä hiiliatomi. Sen keskuksessa on atomiydin, joka sisältää kuusi protonia ja kuusi neutronia. Ydinvoimat, jotka pitävät protoneja ja neutroneja yhdessä ovat tasapainossa, joten atomin ydin säilyy muuttumattomana. Tämä on vakaa ydin. Vakaa ydin on kuin hyvin vahva tuoli - se ei vain hajoa!
Katsopa nyt tätä atomia: Sillä on kuusi protonia, joten se on myös hiiliatomi! Mutta kuuden sijaan sillä on kahdeksan neutronia atomiytimessä - joten neljätoista hiukkasta yhteensä. Tämä on muunnos - toinen isotooppi - hiilestä, nimeltään hiili-14. Neutronien lisääntynyt määrä aiheuttaa voimien epätasapainon ytimen sisällä - ydin on epävakaa. Saavuttaakseen tasapainoisen, vakaan tilan, atomin täytyy päästä eroon ylimääräisestä energiasta - joten se hajoaa spontaanisti.
Tämän epävakaan emoatomin ydin muuttuu, tuottaen uuden tytäratomin. Kutsumme tätä spontaania atomiytimen hajoamista radioaktiiviseksi hajoamiseksi. Useimmiten radioaktiivinen hajoaminen tapahtuu yhdellä kolmesta tavasta. Ensimmäinen hajoamisen tyyppi tapahtuu usein raskasmetallien atomeissa, joilla on useita protoneja ja neutroneja. Tässä tapauksessa emoatomi vapauttaa hiukkasen, joka koostuu kahdesta protonista ja kahdesta neutronista - alfahiukkasen.
Syntyvällä tytäratomilla on kaksi protonia vähemmän ja kaksi neutronia vähemmän kuin emoatomilla. Se on eri alkuaineen atomi! Esimerkiksi kun uraaniatomi käy tämäntyyppisen hajoamisen läpi, se vapauttaa alfahiukkasen ja muuttuu toriumiksi, jolla on kaksi protonia vähemmän! Tämänkalataista radioaktiivista hajoamista kutsutaan alfahajoamiseksi. Toisentyyppinen radioaktiivinen hajoaminen tapahtuu atomeissa, joilla on liian monta tai liian vähän neutroneja verrattuna protoneihin.
Tässä tapauksessa yksi atomin neutroneista voi yhtäkkiä muuttua protoniksi tai protoni voi muuttua neutroniksi. Samaan aikaan emoatomi vapauttaa positiivisesti tai negatiivisesti varautuneen betahiukkasen. Protonien määrä ytimessä muuttuu, joten tytäratomi on taas eri alkuaineen atomi! Hiili-14, josta puhuimme aiemmin, on esimerkki isotoopista, joka käy läpi tämän kaltaisen hajoamisen. Kun hiili-14 hajoaa, yksi sen neutroneista muuttuu protoniksi, ja ydin vapauttaa betahiukkasen elektronin muodossa.
Tytäratomilla on seitsemän protonia kuuden sijaan - se on typpiatomi! Tämän tyyppistä radioaktiivista hajoamista kutsutaan beetahajoamiseksi. Kolmas hajoamistyyppi tapahtuu usein juuri alfa- tai beetahajoamisen jälkeen, kun ylimääräistä energiaa on jäljellä ytimessä. Saavuttaakseen tasapainon atomi vapauttaa latautuneen energiapurkauksen nimeltä gammasäde. Tytäratomi on sama alkuaine kuin emoatomi, mutta sillä on vähemmän energiaa ytimessä.
Tämä on gammahajoaminen. Joskus jopa gammahajoamisen jälkeen, tytäratomi on yhä epävakaa. Siinä tapauksessa radioaktiivinen hajoaminen jatkuu. Radioaktiivinen tytäratomi hajoaa ja tuottaa uuden tytäratomin. Tämä jatkuu kunnes ydin on lopulta vakaa.
Tätä radioaktiivisten hajoamisten sarjaa kutsutaan radioaktiivisiksi hajoamissarjoiksi. Kimin onneksi tuoli ei ole radioaktiivinen - se voi hajota vain kerran, joten Kim ei jatka putoamista!