زوال رادیو اکتیو (Radioactive Decay)

مفاهیم پایه :
وضع اتم های عناصر رادیواکتیو پس از صدور ذره آلفا ، ذره بتا و اشعه گاما چه می شود دانشمندان ثابت کرده اند که هسته اتم ها در اثر این تشعشع تغییر کرده و به هسته اتم عنصر دیگر تبدیل می شود به این پدیده زوال یا نابودی رادیواکتیو نام نهاده اند.
هر اتم رادیو اکتیو دیر یا زود از بین می رود. و به اتم دیگری تبدیل می شود. اما طول عمر اتم های یک عنصر برای همه آنها یکسان نیست. بعضی به سرعت تجزیه می شوند در حالیکه برخی دیگر مدت ها بدون تغییر می مانند پیش بینی و پیش گویی اینکه یک اتم بخصو ص درچه لحظه معینی زوال خواهد یافت غیر ممکن است همچنین سرعت زوال رادیو اکتیو برای تمام عناصر یکسان نیست و از چند میکرو ثانیه تا میلیون ها سال فرق می کند .

بررسی کمی :

ثابت شده است که در یک عنصر رادیو اکتیو در هر لحظه تعداد اتم هایی که تجزیه می شوند با تعداد اتم های موجود متناسب است یعنی تعداد اتم هایی که از یک مقدار معینی عنصر رادیواکتیو در واحد زمان زوال می یابند کاملاً مشخص است این موضوع به کمک تجربه بدین شکل به اثبات رسید که مشاهده نمودند که تغییرات شدت تشعشع یک جسم رادیو اکتیو تابعی از زمان است نسبت بین اتم هایی که از یک عنصر رادیو اکتیو در واحد زمان تجزیه می شود به همه اتم های آن نسبت ثابت زوال یا Decay Constant نامند.
این نسبت برای ایزوتوپ هر عنصر مقدار معینی است و از مشخصات مهم و تغییر نا پذیر آن ایزوتوپ بشمار می رود مثلاً اگر 8 میلیون اتمی که نسبت ثابت زوال آن 0.1 است داشته باشیم مشاهده خواهیم کرد که در هر ثانیه یک دهم آن تجزیه می شود یعنی در ثانیه اول 800 هزار اتم و در ثانیه دوم از 7200 هزار اتم باقی مانده 720 هزار و همین طور الی آخر

نیم عمر (Half life ):

تعداد اتم های یک عنصر رادیو اکتیو بطور مداوم کم می شود و چون نسبت زوال ثابت است و به تعداد اتم های موجود بستگی دارد بنابر این اتم هایی که در هر لحظه بعد زوال می یابند کمتر می شوند معمولازندگانی یک عنصر رادیو اکتیو را بر حسب نیم عمر آن حساب می کنند .
نیم عمر: یک عنصر رادیو اکتیو عبارتست از زمانی که طول می کشد تا نصف اتم های موجود آن زوال پیدا کرده و خاصیت رادیو اکتیویته خود را از دست بدهد .
نیم عمر رادیوم 22 سال است و برای اورانیوم 238 ،4500 میلیون سال می باشد یعنی از حالا تا4500 میلیون سال دیگر وقت لازم است تا نیمی ازعنصر اورانیوم طبیعت زوال پیدا کرده و تبدیل به عنصر سرب شود نیم عمر عنصر پلوتنیوم فقط 3 میکروثانیه طول می کشد .

قانون جابه جاشدن عناصر رادیو اکتیو یا قانون سودی (Soddy Low) :

هنگامی که یک عنصر رادیو اکتیو یک ذره آلفا ساتع می کند بار هسته آن 2 واحد و جرم هسته آن 4 واحد کم می شود زیرا بار ذره آلفا برابر 2 و جرمش برابر 4 است و عنصر حاصله درجدول دوره ای دو خانه به سمت چپ حرکت خواهد کرد مثلا اگر رادیوم که خانه 88 جدول را اشغال کرده یک ذره آلفا منتشر کند، به رادن (Radon) که یک گاز رادیواکتیو است و خانه 86 را اشغال کرده تبدیل می شود .
ذرات بتا نظیر ذرات آلفا محصول تجزیه هسته اتم های رادیواکتیو هستند ، آنها از تبدیل نوترون به پروتون بدست می آیند (یک نوترون در اثر واپاشی پرتو زا به یک ذره بتا و یک پروتون تبدیل می شود).
هنگام صدور ذره بتا بار هسته اتم یک واحد افزوده می شود لذا این عنصر در جدول دوره ای یک خانه به طرف راست حرکت می کند در بیشتر حالات تجزیه هایی که منجر به صدور ذرات آلفا و بتا می شوند با اشعه گاما همراه هستند .
تشعشع گاما سبب سقوط انرژی هسته ای می گردد اما هیچ تغییری در ساختمان آن بوجود نمی آورد قانون اخیر به نام دانشمندی که اولین بار آنرا یافته است به نام قانون سودی نیز نامیده شده است