Изменяется ли химическая природа элемента при испускании его ядрами α−частиц; β−частиц; γ−лучей?

Для ответа на вопрос о том, изменяется ли химическая природа элемента при испускании его ядром α−частиц, β−частиц или γ−лучей, необходимо рассмотреть физические процессы, которые происходят при каждом из этих видов радиоактивного распада.

1. Испускание α−частиц:
α−частица представляет собой ядро атома гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Когда атомное ядро испускает α−частицу, оно теряет эти четыре нуклона. Это приводит к уменьшению массового числа ядра на 4 (так как теряются два протона и два нейтрона) и уменьшению заряда ядра (а значит, и атомного номера) на 2. Поскольку атомный номер определяет химическую природу элемента (его положение в периодической таблице), испускание α−частицы приводит к превращению элемента в другой химический элемент, который находится в периодической таблице на два места левее исходного.

Пример:
Радиоактивный уран−238 ($ ^{238}_{92}U $) при испускании α−частицы превращается в торий−234 ($ ^{234}_{90}Th $):
$$ ^{238}_{92}U \to ^{234}_{90}Th + ^{4}_{2}\alpha $$
Следовательно, химическая природа элемента изменяется.

2. Испускание β−частиц:
β−частицы бывают двух типов: электроны ($ \beta^- $) и позитроны ($ \beta^+ $).

• При β⁻−распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон, испуская электрон ($ \beta^- $) и антинейтрино ($ \bar{\nu}_e $). При этом массовое число ядра не изменяется, так как количество нуклонов в ядре остается прежним, но атомный номер увеличивается на 1, так как появляется дополнительный протон. Это приводит к превращению исходного элемента в другой элемент, который находится в периодической таблице на одно место правее.

Пример:
Радиоактивный углерод−14 ($ ^{14}_{6}C $) при испускании β⁻−частицы превращается в азот−14 ($ ^{14}_{7}N $):
$$ ^{14}_{6}C \to ^{14}_{7}N + \beta^- + \bar{\nu}_e $$

• При β⁺−распаде один из протонов в ядре превращается в нейтрон, испуская позитрон ($ \beta^+ $) и нейтрино ($ \nu_e $). Массовое число ядра также остается неизменным, но атомный номер уменьшается на 1, так как теряется один протон. Это приводит к превращению элемента в другой элемент, который находится в периодической таблице на одно место левее.

Пример:
Радиоактивный фтор−18 ($ ^{18}_{9}F $) при испускании β⁺−частицы превращается в кислород−18 ($ ^{18}_{8}O $):
$$ ^{18}_{9}F \to ^{18}_{8}O + \beta^+ + \nu_e $$

В обоих случаях β−распада химическая природа элемента изменяется.

3. Испускание γ−лучей:
γ−излучение представляет собой электромагнитные волны высокой энергии, испускаемые ядром. Оно не связано с изменением числа протонов или нейтронов в ядре, а происходит из−за перехода ядра из возбужденного состояния в более стабильное (с меньшей энергией). Поскольку при этом не изменяется ни атомный номер, ни массовое число ядра, химическая природа элемента остается неизменной.

Пример:
После α− или β−распада ядро нового элемента может оказаться в возбужденном состоянии. Испуская γ−квант, оно переходит в более стабильное состояние, но остается тем же элементом.

Итог:
− При испускании α−частиц химическая природа элемента изменяется, так как атомный номер уменьшается на 2.
− При испускании β−частиц (как β⁻, так и β⁺) химическая природа элемента также изменяется, так как атомный номер увеличивается или уменьшается на 1 соответственно.
− При испускании γ−лучей химическая природа элемента не изменяется, так как атомный номер и массовое число остаются неизменными.