放射性蛻變的種類 Types of Radioactive Decay

化學原理啟迪502

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1.     「放射性核種」經由許多路徑裂解。原子核蛻變程序分為二類，有些蛻變會改變原子量，有些則不會，我們將討論會改變原子量的蛻變。

2.     「α粒子/αparticle」是「氦的原子核（⁴₂He）」。「放射α粒子alpha-particle production」是「重放射性核種蛻變/衰變」常用的方式。舉例來說，自然界主要的「鈾²³⁸₉₂U」（佔99.3%）是以生產「α粒子」的方式衰變：

²³⁸₉₂U→⁴₂He＋²³⁴₉₀Th

3.     另一種產生「α粒子」的物質是「釷²³⁰₉₀Th」：

²³⁰₉₀Th→⁴₂He＋²²⁶₈₈Ra

4.     尚有一種改變原子量的原子核衰退是「自發分裂spontaneous fission」。重核種分裂成二個較輕的、原子量較小的核種，雖然大部分核種進行「自發分裂spontaneous fission程序」速度非常慢，但對某些核種來說，這個程序很重要。

5.     舉例來說，「自發分裂spontaneous fission」是「鉲²⁵⁴₉₈Cf」最主要的「核衰變/核蛻變」方式。

6.     在維持原子量保持不變的條件下，最常見的「核衰變/蛻變程序」稱為「β粒子放射 β-particle production」。舉例來說，「釷-234 thorium-234核種」產生「β粒子」後，轉變成「鏷-234 protactinum-234」：

²³⁴ ₉₀ Th→²³⁴₉₁Pa＋⁰_－1e

7.     「碘-131 iodine-131」 也是「β粒子」製造者：

¹³¹ ₅₃ I→⁰_－1e＋¹³¹₅₄Xe

8.     「β粒子」的量子數是0，因為「β粒子」的原子量，與質子和中子相比，微不足道，所以可以用0來描述其質量。

9.     因為「β粒子」的「質子數Z」是「－1」，因此，新核種的原子序，比原本多「1」。所以，「β粒子輻射」的淨改變是，1個「中子」放射出1個「電子」，轉換成1個「質子」。

10. 我們預期，在穩定區域之上的核種是放射「β粒子」的核種（這些核種的「中子數」偏多，所以容易放射出「β粒子/電子」）。

11. 雖然「β粒子」是「電子」，但是放射「β粒子」的「原子核」並沒有「電子」，這要如何解釋？有一個原則是，特定分量的能量，在特殊條件下，可變成粒子。

12. 不穩定的「原子核」在衰變過程，釋出能量，產生一個「電子」。這個「電子」是「衰變程序」產生的，而非衰變前就存在的。稍後我們將討論這個現象，研究在甚麼樣的情況下，粒子的質能可以互換。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》