Belangrijkste verschil - Alfa versus bèta versus gamma-deeltjes

Radioactiviteit is een proces van verval van chemische elementen met de tijd. Dit verval vindt plaats door emissie van verschillende deeltjes. De emissie van deeltjes wordt ook wel de emissie van straling genoemd. De straling wordt uitgezonden vanuit de kern van een atoom, waarbij protonen of neutronen van de kern worden omgezet in verschillende deeltjes. Het proces van radioactiviteit vindt plaats in onstabiele atomen. Deze onstabiele atomen ondergaan radioactiviteit om zichzelf te stabiliseren. Er zijn drie hoofdtypen deeltjes die als straling kunnen worden uitgezonden. Het zijn alfa (α) deeltjes, bèta (β) deeltjes en gamma (γ) deeltjes. Het belangrijkste verschil tussen alfa-bèta- en gammadeeltjes is dat: alfadeeltjes hebben het minste penetratievermogen, bètadeeltjes hebben een matige penetratiekracht en gammadeeltjes hebben het hoogste penetratievermogen.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat zijn alfadeeltjes? - Definitie, eigenschappen, emissiemechanisme, toepassingen 2. Wat zijn bètadeeltjes? - Definitie, eigenschappen, emissiemechanisme, toepassingen 3. Wat zijn gammadeeltjes? - Definitie, eigenschappen, emissiemechanisme, toepassingen 4. Wat is het verschil tussen alfa-bèta- en gammadeeltjes? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: alfa, bèta, gamma, neutronen, protonen, radioactief verval, radioactiviteit, straling

Wat zijn alfadeeltjes?

Een alfadeeltje is een chemische soort die identiek is aan de heliumkern en het symbool α krijgt. Alfadeeltjes zijn samengesteld uit twee protonen en twee neutronen. Deze alfadeeltjes kunnen vrijkomen uit de kern van een radioactief atoom. Alfadeeltjes worden uitgestoten in het alfa-vervalproces.

Emissie van alfadeeltjes vindt plaats in "protonrijke" atomen. Na de emissie van één alfadeeltje uit de kern van een atoom van een bepaald element, verandert die kern en wordt het een ander chemisch element. Dit komt omdat twee protonen uit de kern worden verwijderd in de alfa-emissie, wat resulteert in een verminderd atoomnummer. (Het atoomnummer is de sleutel om een ​​chemisch element te identificeren. Een verandering in het atoomnummer geeft de omzetting van het ene element in het andere aan).

Figuur 1: Alfa-verval

Aangezien er geen elektronen in het alfadeeltje zitten, is het alfadeeltje een geladen deeltje. De twee protonen geven +2 elektrische lading aan het alfadeeltje. De massa van het alfadeeltje is ongeveer 4 amu. Daarom zijn alfadeeltjes de grootste deeltjes die door een kern worden uitgestoten.

Het penetratievermogen van alfadeeltjes is echter aanzienlijk slecht. Zelfs een dun papier kan alfadeeltjes of alfastraling stoppen. Maar de ioniserende kracht van alfadeeltjes is erg hoog. Omdat alfadeeltjes positief geladen zijn, kunnen ze gemakkelijk elektronen van andere atomen opnemen. Deze verwijdering van elektronen van andere atomen zorgt ervoor dat die atomen geïoniseerd worden. Aangezien deze alfadeeltjes geladen deeltjes zijn, worden ze gemakkelijk aangetrokken door elektrische velden en magnetische velden.

Wat zijn bètadeeltjes?

Een bètadeeltje is een snel elektron of een positron. Het symbool voor bètadeeltje is β. Deze bètadeeltjes komen vrij uit “neutronenrijke” onstabiele atomen. Deze atomen krijgen een stabiele toestand door de neutronen te verwijderen en om te zetten in elektronen of positronen. De verwijdering van een bètadeeltje verandert het chemische element. Een neutron wordt omgezet in een proton en een bètadeeltje. Daarom wordt het atoomnummer met 1 verhoogd. Dan wordt het een ander chemisch element.

Een bètadeeltje is geen elektron uit de buitenste elektronenschillen. Deze worden gegenereerd in de kern. Een elektron is negatief geladen en een positron is positief geladen. Maar positronen zijn identiek aan elektronen. Daarom vindt het bètaverval op twee manieren plaats als β+-emissie en β-emissie. β+ emissie omvat de emissie van positronen. β-emissie omvat de emissie van elektronen.

Figuur 2: β- Emissie

Bètadeeltjes kunnen lucht en papier binnendringen, maar kunnen worden tegengehouden door een dunne metalen (zoals aluminium) plaat. Het kan de materie die het ontmoet ioniseren. Omdat het negatief (of positief als het een positron is) geladen deeltjes zijn, kunnen ze elektronen in andere atomen afstoten. Dit resulteert in de ionisatie van materie.

Aangezien dit geladen deeltjes zijn, worden bètadeeltjes aangetrokken door elektrische velden en magnetische velden. De snelheid van een bètadeeltje is ongeveer 90% van de lichtsnelheid. Bètadeeltjes kunnen de menselijke huid binnendringen.

Wat zijn gammadeeltjes?

Gammadeeltjes zijn fotonen die energie transporteren in de vorm van elektromagnetische golven. Daarom is gammastraling niet samengesteld uit werkelijke deeltjes. Fotonen zijn hypothetische deeltjes. Gammastraling wordt uitgezonden door onstabiele atomen. Deze atomen worden gestabiliseerd door de energie als fotonen te verwijderen om een ​​lagere energietoestand te verkrijgen.

De gammastraling is hoogfrequente en lage golflengte elektromagnetische straling. Fotonen of de gammadeeltjes zijn niet elektrisch geladen en worden niet beïnvloed door magnetische velden of elektrische velden. Gammadeeltjes hebben geen massa. Daarom wordt de atoommassa van het radioactieve atoom niet verminderd of verhoogd door emissie van gammadeeltjes. Daarom is het chemische element niet veranderd.

Het doordringend vermogen van gammadeeltjes is zeer hoog. Zelfs zeer kleine straling kan door lucht, papier en zelfs dunne metalen platen dringen.

Figuur 3: Gamma-verval

Gammadeeltjes worden samen met alfa- of bètadeeltjes verwijderd. Alfa- of bètaverval kan het chemische element veranderen, maar kan de energietoestand van het element niet veranderen. Daarom, als het element zich nog steeds in een hogere energietoestand bevindt, vindt de emissie van gammadeeltjes plaats om een ​​lager energieniveau te verkrijgen.

Verschil tussen alfa-bèta- en gammadeeltjes

Definitie

Alfa-deeltjes: Een alfadeeltje is een chemische soort die identiek is aan de heliumkern.

Bèta-deeltjes: Een bètadeeltje is een snel elektron of een positron.

Gamma-deeltjes: Een gammadeeltje is een foton dat energie draagt ​​in de vorm van elektromagnetische golven.

Massa

Alfa-deeltjes: De massa van een alfadeeltje is ongeveer 4 amu.

Bèta-deeltjes: De massa van een bètadeeltje is ongeveer 5,49 x 10^-4 amu.

Gamma-deeltjes: Gammadeeltjes hebben geen massa.

Elektrische lading

Alfa-deeltjes: Alfadeeltjes zijn positief geladen deeltjes.

Bèta-deeltjes: Bètadeeltjes zijn positief of negatief geladen deeltjes.

Gamma-deeltjes: Gammadeeltjes zijn geen geladen deeltjes.

Effect op het atoomnummer

Alfa-deeltjes: Het atoomnummer van een element wordt met 2 eenheden verminderd wanneer een alfadeeltje vrijkomt.

Bèta-deeltjes: Het atoomnummer van een element wordt met 1 eenheid verhoogd wanneer een bètadeeltje vrijkomt.

Gamma-deeltjes: Het atoomnummer wordt niet beïnvloed door de emissie van gammadeeltjes.

Verandering in het scheikundig element

Alfa-deeltjes: De emissie van alfadeeltjes zorgt ervoor dat het chemische element verandert.

Bèta-deeltjes: De emissie van bètadeeltjes zorgt ervoor dat het chemische element wordt veranderd.

Gamma-deeltjes: De emissie van gammadeeltjes veroorzaakt geen verandering van het chemische element.

Penetratiekracht

Alfa-deeltjes: Alfadeeltjes hebben de minste penetratiekracht.

Bèta-deeltjes: Bètadeeltjes hebben een matige penetratiekracht.

Gamma-deeltjes: Gammadeeltjes hebben het hoogste penetratievermogen.

Ioniserend vermogen

Alfa-deeltjes: Alfadeeltjes kunnen veel andere atomen ioniseren.

Bèta-deeltjes: Bètadeeltjes kunnen andere atomen ioniseren, maar zijn niet goed als alfadeeltjes.

Gamma-deeltjes: Gammadeeltjes hebben het minste vermogen om andere materie te ioniseren.

Snelheid

Alfa-deeltjes: De snelheid van alfadeeltjes is ongeveer een tiende van de lichtsnelheid.

Bèta-deeltjes: De snelheid van bètadeeltjes is ongeveer 90% van de lichtsnelheid.

Gamma-deeltjes: De snelheid van gammadeeltjes is gelijk aan de lichtsnelheid.

Elektrische en magnetische velden

Alfa-deeltjes: Alfadeeltjes worden aangetrokken door elektrische en magnetische velden.

Bèta-deeltjes: Bètadeeltjes worden aangetrokken door elektrische en magnetische velden.

Gamma-deeltjes: Gammadeeltjes worden niet aangetrokken door elektrische en magnetische velden.

Conclusie

Alfa-, bèta- en gammadeeltjes worden uitgezonden vanuit onstabiele kernen. Een kern zendt deze verschillende deeltjes uit om stabiel te worden. Hoewel alfa- en bètastralen zijn samengesteld uit deeltjes, zijn gammastralen niet samengesteld uit werkelijke deeltjes. Om echter het gedrag van gammastralen te begrijpen en ze te vergelijken met alfa- en bètadeeltjes, wordt een hypothetisch deeltje genaamd foton geïntroduceerd. Deze fotonen zijn energiepakketten die energie van de ene plaats naar de andere transporteren als gammastraling. Daarom worden ze gammadeeltjes genoemd. Het belangrijkste verschil tussen alfa-bèta- en gammadeeltjes is hun doordringend vermogen.

Referenties:

1. "GCSE Bitesize: soorten straling." BBC, hier beschikbaar. Geraadpleegd op 4 september 2017. 2. "Gammastraling." NDT Resource center, hier beschikbaar. Geraadpleegd op 4 september 2017. 3. "Soorten straling: basisprincipes van gamma-, alfa-, neutronen-, bèta- en röntgenstraling." Mirion, hier beschikbaar. Geraadpleegd op 4 september 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Alpha Decay" Von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia 2. "Beta-minus Decay" Von Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia 3. "Gamma Decay" door Inductiveload - zelf gemaakt (Public domein) via Commons Wikimedia