रेडियोधर्मी क्षय क्यों होता है?

रेडियोधर्मी एक सहज प्रक्रिया का क्षय करता है जिसके माध्यम से एक अस्थिर होता है परमाणु नाभिक छोटे, अधिक स्थिर टुकड़ों में टूट जाता है। क्या आपने कभी सोचा है कि कुछ नाभिक क्षय क्यों करते हैं जबकि अन्य नहीं करते हैं?

यह मूल रूप से ऊष्मप्रवैगिकी की बात है। प्रत्येक परमाणु जितना संभव हो उतना स्थिर होना चाहता है। रेडियोधर्मी क्षय के मामले में, अस्थिरता तब होती है जब संख्या में असंतुलन होता है प्रोटॉन तथा न्यूट्रॉन परमाणु नाभिक में। मूल रूप से, सभी नाभिकों को एक साथ रखने के लिए नाभिक के अंदर बहुत अधिक ऊर्जा होती है। का दर्जा इलेक्ट्रॉनों एक परमाणु क्षय के लिए मायने नहीं रखता है, हालांकि, वे भी, स्थिरता खोजने का अपना तरीका है। यदि एक परमाणु का नाभिक अस्थिर है, तो अंततः यह कम से कम कुछ कणों को खोने के लिए टूट जाएगा जो इसे अस्थिर बनाते हैं। मूल नाभिक को जनक कहा जाता है, जबकि परिणामी नाभिक या नाभिक को बेटी या बेटियां कहा जाता है। बेटियां अभी भी हो सकती हैं रेडियोधर्मी हो, अंततः अधिक भागों में टूट रहा है, या वे स्थिर हो सकते हैं।

रेडियोधर्मी क्षय के तीन रूप हैं: इनमें से कौन सा परमाणु नाभिक से गुजरता है, यह आंतरिक अस्थिरता की प्रकृति पर निर्भर करता है। कुछ आइसोटोप एक से अधिक मार्ग के माध्यम से क्षय कर सकते हैं।

अल्फा क्षय में, नाभिक एक अल्फा कण को ​​खारिज कर देता है, जो अनिवार्य रूप से हीलियम नाभिक (दो) है प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन), माता-पिता की परमाणु संख्या को दो और जन संख्या को घटाकर चार।

बीटा क्षय में, इलेक्ट्रॉनों की एक धारा, जिसे बीटा कण कहा जाता है, को माता-पिता से बाहर निकाल दिया जाता है, और नाभिक में एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाता है। नए नाभिक की द्रव्यमान संख्या समान है, लेकिन परमाणु संख्या एक से बढ़ जाती है।

गामा क्षय में, परमाणु नाभिक उच्च ऊर्जा फोटॉन (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा जारी करता है। परमाणु संख्या और द्रव्यमान संख्या समान रहती है, लेकिन परिणामी नाभिक एक अधिक स्थिर ऊर्जा स्थिति मानता है।

ए रेडियोधर्मी आइसोटोप वह है जो रेडियोधर्मी क्षय से गुजरता है। "स्थिर" शब्द अधिक अस्पष्ट है, क्योंकि यह उन तत्वों पर लागू होता है जो व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए अलग नहीं होते हैं, लंबे समय तक। इसका मतलब है कि स्थिर आइसोटोप में वे शामिल होते हैं जो कभी नहीं टूटते हैं, जैसे प्रोटियम (एक प्रोटॉन होते हैं, इसलिए खोने के लिए कुछ भी नहीं बचा है), और रेडियोधर्मी आइसोटोप, जैसे टेल्यूरियम -128, जिसमें है एक आधा जीवन of 7.7 x 10²⁴ वर्षों। आधे जीवन के साथ रेडियो आइसोटोप को अस्थिर रेडियोसोटोप कहा जाता है।

आप मान सकते हैं कि स्थिर विन्यास में एक नाभिक में प्रोटॉन के समान संख्या में न्यूट्रॉन होंगे। कई हल्के तत्वों के लिए, यह सच है। उदाहरण के लिए, कार्बन आमतौर पर प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के तीन विन्यासों के साथ पाया जाता है, जिन्हें आइसोटोप कहा जाता है। प्रोटॉन की संख्या में परिवर्तन नहीं होता है, क्योंकि यह तत्व निर्धारित करता है, लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या करता है: कार्बन -12 में छह प्रोटॉन और छह न्यूट्रॉन हैं और स्थिर है; कार्बन -13 में छह प्रोटॉन भी हैं, लेकिन इसमें सात न्यूट्रॉन हैं; कार्बन -13 भी स्थिर है। हालांकि, छह प्रोटॉन और आठ न्यूट्रॉन के साथ कार्बन -14, अस्थिर या रेडियोधर्मी है। कार्बन -14 नाभिक के लिए न्यूट्रॉन की संख्या मजबूत आकर्षक बल के लिए अनिश्चित काल तक एक साथ रखने के लिए बहुत अधिक है।

लेकिन, जब आप परमाणुओं में जाते हैं, जिसमें अधिक प्रोटॉन होते हैं, तो समस्थानिक अधिक न्यूट्रॉन के साथ स्थिर होते हैं। इसका कारण यह है कि नाभिक (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) नाभिक में जगह में तय नहीं किए जाते हैं, लेकिन चारों ओर घूमते हैं, और प्रोटॉन एक दूसरे को पीछे हटाते हैं क्योंकि वे सभी एक सकारात्मक विद्युत आवेश को वहन करते हैं। इस बड़े नाभिक के न्यूट्रॉन प्रोटॉन को एक दूसरे के प्रभाव से बचाने के लिए कार्य करते हैं।

प्रोटॉन, या एन: जेड अनुपात में न्यूट्रॉन का अनुपात प्राथमिक कारक है जो निर्धारित करता है कि परमाणु नाभिक स्थिर है या नहीं। हल्का तत्व (Z <20) प्रोटॉन और न्यूट्रॉन या N: Z = 1 की समान संख्या पसंद करते हैं। हेवियर तत्वों (जेड = 20 से 83) एक एन: जेड 1.5 का अनुपात पसंद करते हैं क्योंकि प्रोटॉन के बीच प्रतिकारक बल के खिलाफ अधिक न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है।

वहाँ भी कहा जाता है जादू नंबर, जो न्यूक्लियॉन (या तो प्रोटॉन या न्यूट्रॉन) की संख्या हैं जो विशेष रूप से स्थिर हैं। यदि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों की संख्या में ये मान हैं, तो स्थिति को डबल मैजिक नंबर कहा जाता है। आप इसे नाभिक के बराबर समझ सकते हैं ओकटेट नियम गवर्निंग इलेक्ट्रॉन शेल स्थिरता। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के लिए जादू की संख्या थोड़ी अलग है:

• प्रोटॉन: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114
• न्यूट्रॉन: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184

स्थिरता को और अधिक जटिल करने के लिए, सम-से-विषम (53 समस्थानिक) की तुलना में विषम-से-सम (50) की तुलना में सम-से-सम Z (N (162 समस्थानिक)) के साथ अधिक स्थिर समस्थानिक हैं। (4)।

एक अंतिम नोट: क्या कोई एक नाभिक क्षय से गुजरता है या नहीं यह एक पूरी तरह से यादृच्छिक घटना है। एक आइसोटोप का आधा जीवन तत्वों के एक पर्याप्त बड़े नमूने के लिए सबसे अच्छी भविष्यवाणी है। इसका उपयोग किसी एक नाभिक या कुछ नाभिक के व्यवहार पर किसी भी प्रकार की भविष्यवाणी करने के लिए नहीं किया जा सकता है।

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