גרעיני עופרת רדיואקטיביים חשובים המופיעים באופן טבעי הם:

$ \ ce {^ {214} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 26.8 \ \ mathrm {min} \ right ) $ מ- $ \ ce {^ {238} U} $

$ \ ce {^ {210} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 22.3 \ \ mathrm {a} \ right) $ מ- $ \ ce {^ {238} U} $

$ \ ce {^ {211} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 36.1 \ \ mathrm { דקה} \ ימין) $ מ- $ \ ce {^ {235} U} $

$ \ ce {^ {212} Pb} $ $ \ שמאל (t_ {1/2} = 10.64 \ \ mathrm {h} \ right) $ מ- $ \ ce {^ {232} Th} $

בסולם זמן גיאולוגי, מחצית החיים שלהם קצרות מאוד. עם זאת, גרעינים עופרת אלה הם חברים בסדרות הריקבון $ \ ce {^ {238} U} $, $ \ ce {^ {235} U} $ ו- $ \ ce {^ {232} Th} $. לפיכך, הם מועתקים כל הזמן על ידי ריקבון של נוקלידיות האם שלהם. לכן, כל הדגימות הסביבתיות (כולל אדמה, מים, אוויר, צמחים ובעלי חיים) מכילות באופן טבעי כמויות משמעותיות של גרעינים עופרת רדיואקטיביים. עם זאת, בחומרים שונים (למשל שאריות מכרייה או ייצור נפט וגז, דשנים, חומרי בניין), ניתן לשפר את ריכוז הגרעינים הטבעיים של עופרת באמצעות הטכנולוגיה.

כאשר עופרת מעודנת טרי (מטוהרת כימית. ), רוב גרעיני האם מוסרים והגרעינים העופרת קצרי החיים מתפוררים במהירות. עם זאת, ההובלה עדיין מכילה כמויות משמעותיות של $ \ ce {^ {210} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 22.3 \ \ mathrm {a} \ right) $. הנוכחות של $ \ ce {^ {210} Pb} $ היא מקור רקע בעיקר באמצעות צילומי רנטגן עופרת ובראמס שטראולנג הנגרמים על ידי קרינת בטא עתירת אנרגיה הנפלטת ממוצר הדעיכה שלה $ \ ce {^ {210} Bi} $. רקע זה מהווה בעיה אמיתית כאשר עופרת משמשת כחומר מגן לגלאים בעלי רקע נמוך. לכן, מגנים מסוימים עשויים מלהוביל שנבחר עם תוכן מוסמך של $ \ ce {^ {210} Pb} $. רצוי להשתמש בעופרת ישנה מאוד. מכיוון ש- $ \ ce {^ {210} Pb} $ מתפורר עם מחצית חיים של 22.3 שנים, דגימות של עופרת בני עשרות שנים אינן יחסית נקיות מפעילות זו. בדוגמה קיצונית אחת, עופרת בת 2000 שנה ניצלה מספינה רומאית שקועה.

איזוטופ רדיואקטיבי אחד של עופרת הוא $ \ ce {^ {210} _ {82} Pb} $, אשר מחצית החיים שלו היא 22.20 שנה. התגובה היחידה שעובר $ \ ce {^ {210} _ {82} Pb} $ היא:

$$ \ ce {^ {210} _ {82} Pb -> ^ {210} _ {83} Bi + ^ {0} _ {- 1} e} $$

ה- $ \ ce {^ {0} _ {- 1} e} $ ששוחרר בתגובה הוא מהירות גבוהה אלקטרון, המכונה גם חלקיק $ \ beta ^ - $. העובדה שחלקיק $ \ beta ^ - $ משתחרר על ידי גרעין $ \ ce {^ {210} _ {82} Pb} $, מצביע על כך שמדובר במספר עודף של נויטרונים הגורמים לחוסר היציבות.

כפי שצוין בתגובות, הנחת היסוד שגויה.

למעשה: עופרת היא האלמנט היציב הכבד ביותר.

מדוע אלמנטים כבדים אינם יציבים?

גרעין האטום מורכב מנויטרונים ופרוטונים. מבלי לפרט, אלה מוחזקים יחד על ידי כוחות גרעיניים קצרי טווח.

הפרוטונים גם דוחים זה את זה בגלל המטען החיובי שלהם.

להוסיף עוד פרוטונים, דחיית המטען ממשיכה לבנות. כל זוג פרוטונים מייצר כוח דוחה, ולכן זה גדל בסך הכל כריבוע מספר הפרוטונים.

הכוח האטרקטיבי לטווח הקצר אינו גדל באופן ריבועי באותו אופן, כפי שעושים גרעינים 'רחוקים'. לא מרגישים השפעה כה רבה.

ההשפעה הכוללת היא שמעל עופרת הדחייה חזקה מספיק כדי שהאנרגיה הכוללת של מספר נמוך יותר והחלקיק המוקרן תהיה פחותה מהגרעין הכבד.

ההבדל באנרגיה הכוללת מניע את הריקבון הרדיואקטיבי.

ככל שהאלמנטים הולכים וכבדים יותר, הפרש האנרגיה הזה גדל וכתוצאה מכך ריקבונות מהירים יותר. זה מסובך מעט על ידי המבנה הגרעיני (אותו מושג כמו המבנה האלקטרוני) בכך שפגזים גרעיניים שהושלמו יוצרים יציבות.

לפני שאסביר מדוע עופרת היא רדיואקטיבית, ברצוני להסביר בקצרה מהי רדיואקטיביות.

על פי ויקיפדיה:

ריקבון רדיואקטיבי , המכונה גם ריקבון גרעיני או רדיואקטיביות, הוא התהליך בו גרעין של אטום לא יציב מאבד אנרגיה על ידי פליטת קרינה מייננת. חומר הפולט באופן ספונטני קרינה מסוג זה - הכולל פליטת חלקיקי אלפא, חלקיקי בטא, קרני גמא ואלקטרוני המרה - נחשב לרדיואקטיבי.

כלומר, ריקבון רדיואקטיבי מתרחש מכיוון אטום לא יציב "מעדיף" לשחרר אנרגיה נוספת כדי להיות יציב יותר. אם אתה מחשיב עופרת, יש לו איזוטופים שונים. אחוז גדול (> 98%) מהעופרת שנמצאת בדרך כלל בטבע הוא של איזוטופים יציבים ואילו שאר האיזוטופים שלה אינם יציבים. האיזוטופים הלא יציבים של עופרת הם רדיואקטיביים.

דוגמה נוספת היא פחמן.

פחמן -12 עם שישה נויטרונים הוא איזוטופ יציב של פחמן אשר אין לו רדיואקטיביות ו פחמן 14 עם שמונה נויטרונים אינו יציב ומראה רדיואקטיביות.

כל ה איזוטופים של עופרת הם מתכתיים ורדיואקטיביים (אם כי איש, עד כמה שידוע לי, לא המציא גלאי רגיש מספיק בכדי לאשר אי-וודאות קוונטית מסוימת זו.) ריקבון חלקיקי אלפא של עופרת מביא לאיזוטופים יציבים של כספית. אז התשובה הלא סבירה למדי לשאלה "מהו היסוד / גרעין הכי יציב?" הוא, מכל הדברים, תליום. זה לא מה שלמדתי בבית הספר. המאמר בקושי אלמנטים רדיואקטיביים מוביל אותך, בעדינות ובענווה רבה, כך נראה לי, למספר השנים של אבוגדרו.