Ключевое различие между радиоактивностью и трансмутацией заключается в том, что радиоактивность относится к естественной трансмутации, тогда как трансмутация относится к превращению одного химического элемента в другой естественным или искусственным путем.
И радиоактивность, и трансмутация являются химическими процессами, которые включают изменение атомных ядер с образованием нового химического элемента из существующего химического элемента. Радиоактивность - это тип процесса трансмутации.
Что такое радиоактивность?
Радиоактивность – это неорганический процесс самопроизвольного ядерного превращения, в результате которого образуются новые элементы. Это означает, что радиоактивность - это способность вещества испускать радиацию. Мы можем найти много различных радиоактивных элементов в природе, а некоторые из них также являются синтетическими. Обычно ядро нормального (нерадиоактивного) атома стабильно. В ядрах радиоактивных элементов наблюдается дисбаланс соотношения нейтронов и протонов, что делает их нестабильными. Поэтому эти ядра стремятся испускать частицы, чтобы стать стабильными, и этот процесс называется радиоактивным распадом.
Обычно радиоактивный элемент имеет скорость распада: период полураспада. Период полураспада радиоактивного элемента описывает время, которое требуется радиоактивному элементу, чтобы уменьшиться до половины его первоначального количества. Результирующие преобразования включают испускание альфа-частиц, испускание бета-частиц и орбитальный захват электронов. Альфа-частицы испускаются из ядра атома, когда отношение нейтронов к протонам слишком низкое. Например, Th-228 - радиоактивный элемент, который может испускать альфа-частицы с различной энергией. При испускании бета-частиц нейтрон внутри ядра превращается в протон, испуская бета-частицу. Р-32, Н-3, С-14 - чистые бета-излучатели. Радиоактивность измеряется в единицах Беккерель или Кюри.
Когда радиоактивность имеет место в природе, мы называем это естественной радиоактивностью. Уран - самый тяжелый природный элемент (атомный номер 92). Однако эти нестабильные ядра можно получить в лабораториях, бомбардируя их медленно движущимися нейтронами. Тогда мы можем назвать это искусственной радиоактивностью. Хотя существуют радиоактивные изотопы тория и урана, искусственная радиоактивность означает, что мы создаем ряд трансурановых элементов, способных к радиоактивности.
Что такое трансмутация?
Трансмутация – это химический процесс изменения структуры атомов в атомных ядрах, который приводит к превращению одного химического элемента в другой химический элемент. Существует два типа трансмутации: естественная и искусственная трансмутация.
Естественная трансмутация - это ядерная трансмутация, происходящая естественным путем. В этом процессе количество протонов или нейтронов в атомных ядрах изменяется, вызывая изменение химического элемента. Этот тип естественной трансмутации происходит в ядре звезд; мы называем это звездным нуклеосинтезом (в недрах звезд реакции ядерного синтеза создают новые химические элементы). В большинстве звезд эти реакции синтеза происходят с участием водорода и гелия. Однако большие звезды могут подвергаться химическим реакциям синтеза с участием тяжелых элементов, таких как железо.
Рисунок 01: Звездный нуклеосинтез
Искусственная трансмутация - это тип трансмутации, которую мы можем выполнять как искусственный процесс. Этот тип трансмутаций происходит посредством бомбардировки атомного ядра другой частицей. Эта реакция может преобразовать определенный химический элемент в другой химический элемент. Первой экспериментальной реакцией для этой реакции была бомбардировка атома азота альфа-частицей с образованием кислорода. Обычно новообразованный химический элемент проявляет радиоактивность. Мы называем эти элементы трассерными элементами. Наиболее распространенными частицами, которые используются для бомбардировки, являются альфа-частицы и дейтрон.
В чем разница между радиоактивностью и трансмутацией?
И радиоактивность, и трансмутация являются химическими процессами, которые включают изменение атомных ядер с образованием нового химического элемента из существующего химического элемента. Ключевое различие между радиоактивностью и трансмутацией заключается в том, что радиоактивность относится к естественной трансмутации, тогда как трансмутация относится к превращению одного химического элемента в другой естественным или искусственным путем.
Ниже в инфографике показана разница между радиоактивностью и трансмутацией.
Резюме – Радиоактивность против трансмутации
И радиоактивность, и трансмутация являются химическими процессами, которые включают изменение атомных ядер с образованием нового химического элемента из существующего химического элемента. Ключевое различие между радиоактивностью и трансмутацией заключается в том, что радиоактивность относится к естественной трансмутации, тогда как трансмутация относится к превращению одного химического элемента в другой естественным или искусственным путем.
