Kluczowa różnica między radioaktywnością a transmutacją polega na tym, że radioaktywność odnosi się do naturalnej transmutacji, podczas gdy transmutacja odnosi się do zmiany jednego pierwiastka chemicznego w inny za pomocą naturalnych lub sztucznych środków.
Zarówno radioaktywność, jak i transmutacja to procesy chemiczne, które obejmują zmianę jąder atomowych w celu utworzenia nowego pierwiastka chemicznego z istniejącego pierwiastka chemicznego. Radioaktywność to rodzaj procesu transmutacji.
Co to jest radioaktywność?
Radioaktywność to nieorganiczny proces spontanicznej przemiany jądrowej, w wyniku którego powstają nowe pierwiastki. Oznacza to, że radioaktywność to zdolność substancji do uwalniania promieniowania. W przyrodzie możemy znaleźć wiele różnych pierwiastków promieniotwórczych, a niektóre są również syntetyczne. Zazwyczaj jądro normalnego (nieradioaktywnego) atomu jest stabilne. W jądrach pierwiastków promieniotwórczych występuje brak równowagi w stosunku neutronów do protonów, co powoduje, że są niestabilne. Dlatego te jądra mają tendencję do emitowania cząstek, aby stać się stabilnymi, a proces ten nazywa się rozpadem radioaktywnym.
Zwykle pierwiastek radioaktywny ma szybkość rozpadu: okres półtrwania. Okres półtrwania pierwiastka promieniotwórczego opisuje czas, jaki potrzebuje pierwiastek promieniotwórczy, aby zmniejszyć się do połowy jego pierwotnej ilości. Powstałe transformacje obejmują emisję cząstek alfa, emisję cząstek beta i wychwytywanie elektronów orbitalnych. Cząstki alfa emitowane z jądra atomu, gdy stosunek neutronów do protonów jest zbyt niski. Na przykład Th-228 to pierwiastek radioaktywny, który może emitować cząstki alfa o różnych energiach. W emisji cząstek beta neutron wewnątrz jądra jest przekształcany w proton poprzez emisję cząstki beta. P-32, H-3, C-14 to czyste emitery beta. Radioaktywność mierzy się za pomocą jednostek Becquerela lub Curie.
Kiedy radioaktywność występuje w przyrodzie, nazywamy to radioaktywnością naturalną. Uran jest najcięższym naturalnie występującym pierwiastkiem (liczba atomowa 92). Jednak te niestabilne jądra można wytwarzać w laboratoriach poprzez bombardowanie ich wolno poruszającymi się neutronami. Wtedy możemy to nazwać sztuczną radioaktywnością. Chociaż istnieją radioaktywne izotopy toru i uranu, sztuczna radioaktywność oznacza, że tworzymy serię pierwiastków trans-uranu, które są zdolne do radioaktywności.
Co to jest transmutacja?
Transmutacja to chemiczny proces zmiany struktury atomów w jądrach atomowych, który prowadzi do przekształcenia pierwiastka chemicznego w inny pierwiastek chemiczny. Istnieją dwa rodzaje transmutacji jako transmutacja naturalna i sztuczna.
Transmutacja naturalna to transmutacja jądrowa, która zachodzi naturalnie. W procesie tym zmienia się liczba protonów lub neutronów w jądrach atomowych, powodując zmianę pierwiastka chemicznego. Ten rodzaj naturalnej transmutacji zachodzi w jądrze gwiazd; nazywamy to gwiezdną nukleosyntezą (w jądrze gwiazd reakcje syntezy jądrowej tworzą nowe pierwiastki chemiczne). W większości gwiazd te reakcje fuzji zachodzą z udziałem wodoru i helu. Jednak duże gwiazdy mogą ulegać reakcjom syntezy chemicznej za pośrednictwem ciężkich pierwiastków, takich jak żelazo.
Rysunek 01: Gwiezdna synteza jądrowa
Sztuczna transmutacja to rodzaj transmutacji, który możemy przeprowadzić jako sztuczny proces. Ten rodzaj transmutacji zachodzi poprzez bombardowanie jądra atomowego inną cząsteczką. Ta reakcja może przekształcić określony pierwiastek chemiczny w inny pierwiastek chemiczny. Pierwszą eksperymentalną reakcją tej reakcji było bombardowanie atomu azotu cząstką alfa w celu wytworzenia tlenu. Zwykle nowo utworzony pierwiastek chemiczny wykazuje radioaktywność. Nazywamy te elementy pierwiastkami śladowymi. Najczęstszymi cząstkami używanymi do bombardowania są cząstki alfa i deuteron.
Jaka jest różnica między radioaktywnością a transmutacją?
Zarówno radioaktywność, jak i transmutacja to procesy chemiczne, które obejmują zmianę jąder atomowych w celu utworzenia nowego pierwiastka chemicznego z istniejącego pierwiastka chemicznego. Kluczowa różnica między radioaktywnością a transmutacją polega na tym, że radioaktywność odnosi się do naturalnej transmutacji, podczas gdy transmutacja odnosi się do zmiany jednego pierwiastka chemicznego w inny za pomocą środków naturalnych lub sztucznych.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między radioaktywnością a transmutacją.
Podsumowanie – Radioaktywność a transmutacja
Zarówno radioaktywność, jak i transmutacja to procesy chemiczne, które obejmują zmianę jąder atomowych w celu utworzenia nowego pierwiastka chemicznego z istniejącego pierwiastka chemicznego. Kluczowa różnica między radioaktywnością a transmutacją polega na tym, że radioaktywność odnosi się do naturalnej transmutacji, podczas gdy transmutacja odnosi się do zmiany jednego pierwiastka chemicznego w inny za pomocą środków naturalnych lub sztucznych.
