特定の物質が放射性である場合、アルファ線、ベータ線、ガンマ線を除去する傾向があります。これらの放射線は、材料原子の核不安定性の結果として原子核から除去されます。
放射性物質について少し知識があれば、たとえば、原子核から除去されるアルファ粒子とベータ粒子の数を計算できます。これを行うには、各種類の放射線の組成を知ることが重要です。
アルファ線: 2 つの陽子 (原子番号 2) と 2 つの中性子で構成され、質量数 4 になります。したがって、 2 α 4
ベータ線: 1 つの電子で構成され、次のように原子番号 -1、質量数 0 になります: -1 β 0
粒子について知ると、原子がアルファ線を除去すると (ソディの第一法則)、原子番号が 2 単位小さくなり、質量数が 4 単位小さくなる新しい元素が形成されることがわかります。ベータ線を除去することにより (ソディの第 2 法則)、原子は新しい元素を形成し、その原子番号は 1 単位多くなり、質量は変わりません。
♦第一法則: Z X A → 2 α 4 + Z-2 Y A-4
♦ 第二法則: Z X A → -1 β 0 + Z+1 Y A
アルファ粒子とベータ粒子の除去は同時に行われ、常に新しい元素が作成されることを覚えておく価値があります。この元の元素が放射性であれば、安定した原子が形成されるまで放射線の除去が続きます。
これだけの情報が得られると、安定した原子が形成されるまでに放射性物質によって除去されたアルファ粒子とベータ粒子の数を計算できるようになります。
これを行うには、次の方程式を使用します。
Z X A → c 2 α 4 + d -1 β 0 + b Y a
Z = 最初の放射性物質の原子番号。
A = 初期放射性物質の初期質量数。
c = 除去されたアルファ粒子の数。
d = 除去されたベータ粒子の数。
a = 形成された安定元素の質量数。
b = 形成された安定な元素の原子番号。
矢印の前後の質量数の合計は等しいので、次のようになります。
A = c.4 + d.0 + a
A = 4c + a
(A と a がわかれば、除去されたアルファ粒子の数を決定できます)
矢印の前後の原子番号の合計が等しいため、次のようになります。
Z = c.2 + d.(-1) + b
Z = 2c – d + b
(Z、c、b がわかれば、除去されたベータ粒子の数を決定できます)
例を参照してください。
ラジウム原子 ( 86 Rn 226 ) によって除去され、 84 X 210 の原子に変換されたアルファ粒子とベータ粒子の数を求めます。
演習データ: 最初の放射性原子は Rn で、形成された原子は X です。次のようになります。
Z = 86
A = 226
c = ?
d = ?
a = 210
b = 84
最初にアルファ粒子の数を決定します。
A = 4c + a
226 = 4c + 210
4c = 226 -210
4c = 16
c = 16
4
c = 4 (アルファ粒子)
次に、ベータ粒子の数を計算します。
Z = 2c – d + b
86 = 2.4 – d + 84
86 – 84 – 8 = – d .(d の負の値を取り除くには -1)
d = 6 (ベータ粒子)