РУҚА
Задания № 17, 18, 20 · ЕГЭ

Радиоактивные превращения

Изменение состава и заряда ядра при α-, β−- и γ-распаде
6 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Радиоактивное превращение — самопроизвольное изменение нестабильного атомного ядра, сопровождающееся испусканием частиц или электромагнитного излучения. В этой теме важно научиться определять, как меняются массовое число \(A\), зарядовое число \(Z\) и состав ядра при каждом виде распада.

Основные обозначения и закон сохранения

Ядро обозначают записью \(^{A}_{Z}X\), где \(X\) — химический символ элемента, \(A\) — массовое число, а \(Z\) — зарядовое число. Массовое число равно числу нуклонов: протонов и нейтронов. Число нейтронов определяется разностью \(N=A-Z\).

D
Радиоактивное превращение

Радиоактивное превращение — превращение одного атомного ядра в другое с испусканием частицы или фотона. Исходное ядро называют материнским, образовавшееся — дочерним.

T
Сохранение в ядерных превращениях

В правильно записанном уравнении превращения сохраняются электрический заряд и число нуклонов. Поэтому сумма массовых чисел слева равна сумме массовых чисел справа, а сумма зарядовых чисел также совпадает.

\(A\)
массовое число
1
\(Z\)
зарядовое число
1
\(N\)
число нейтронов
1
\(E\)
энергия
Дж

Эти правила похожи на правила составления уравнений ядерных реакций, но радиоактивный распад происходит самопроизвольно. Для более подробного повторения строения ядра сначала полезно обратиться к странице об атомном ядре. Общие свойства явления рассматриваются на странице о радиоактивности.

Альфа-распад

При альфа-распаде ядро испускает альфа-частицу. Альфа-частица — это ядро атома гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов: \(^{4}_{2}\mathrm{He}\).

\[^{A}_{Z}X\rightarrow{}^{A-4}_{Z-2}Y+{}^{4}_{2}\mathrm{He}\]

После альфа-распада массовое число уменьшается на 4, а зарядовое число — на 2. Следовательно, дочерний элемент находится в периодической системе на две позиции левее материнского. Число нейтронов изменяется на \(N'=(A-4)-(Z-2)=N-2\).

Запомнить для α-распада

Испускается \(^{4}_{2}\mathrm{He}\); \(A\) уменьшается на 4, \(Z\) уменьшается на 2. Альфа-распад изменяет и состав ядра, и химический элемент.

Подробный разбор вида частицы и изменения ядерных чисел приведён также на странице об альфа-распаде.

Бета-минус-распад

Бета-минус-распад происходит, когда один нейтрон внутри ядра превращается в протон. При этом испускается электрон, который называют бета-минус-частицей, и антинейтрино. В школьных уравнениях антинейтрино обычно не записывают, если требуется только баланс \(A\) и \(Z\).

\[^{A}_{Z}X\rightarrow{}^{A}_{Z+1}Y+{}^{0}_{-1}e\]

При превращении нейтрона в протон общее число нуклонов не меняется, поэтому \(A\) остаётся прежним. Число протонов возрастает на единицу, поэтому \(Z\) увеличивается на 1, а дочерний элемент смещается на одну позицию вправо в периодической системе.

T
Схема β−-распада

В β−-распаде \(n\rightarrow p+e^-\). Поэтому \(A'=A\), \(Z'=Z+1\), а число нейтронов уменьшается на единицу: \(N'=N-1\).

Не следует путать электрон, испускаемый ядром, с одним из электронов электронной оболочки. В процессе распада рождается новая частица, а заряд ядра увеличивается, потому что в ядре появляется дополнительный протон.

Гамма-распад

Гамма-распад — переход возбуждённого ядра в состояние с меньшей энергией с испусканием гамма-кванта, то есть фотона электромагнитного излучения. Состав ядра при этом не меняется.

\[^{A}_{Z}X^*\rightarrow{}^{A}_{Z}X+\gamma\]

Звёздочка означает возбуждённое состояние ядра. После испускания гамма-кванта массовое число и зарядовое число остаются прежними: \(A'=A\), \(Z'=Z\). Поэтому новый химический элемент не образуется. Гамма-излучение часто сопровождает альфа- или бета-распад, если дочернее ядро сразу возникает в возбуждённом состоянии.

D
Гамма-квант

Гамма-квант — фотон высокой энергии, не имеющий электрического заряда и массы покоя. Он переносит энергию и импульс, но не изменяет число протонов и нейтронов в ядре.

Микро-проверка

Как изменятся \(A\) и \(Z\) при β−-распаде?

Алгоритм записи превращения

Чтобы записать уравнение распада, удобно действовать по одному плану. Сначала определите вид излучения, затем измените \(A\) и \(Z\), после чего найдите символ дочернего элемента по периодической системе.

  1. Запишите исходное ядро в виде \(^{A}_{Z}X\).
  2. Добавьте справа частицу распада: \(^{4}_{2}\mathrm{He}\) для α, \(^{0}_{-1}e\) для β− или \(\gamma\) для γ.
  3. По законам сохранения найдите массовое и зарядовое числа дочернего ядра.
  4. Определите химический символ элемента с найденным зарядовым числом \(Z\).
  5. Проверьте отдельно равенство сумм \(A\) и \(Z\) в левой и правой частях.
Вид распадаЧто испускаетсяИзменение \(A\)Изменение \(Z\)
α\(^{4}_{2}\mathrm{He}\)\(-4\)\(-2\)
β−\(^{0}_{-1}e\)\(0\)+1
γ\(\gamma\)\(0\)\(0\)
!
Частые ошибки

Не записывайте при β−-распаде \(^{0}_{+1}e\): это позитрон и относится к β+-распаду. Не уменьшайте \(A\) при β−-распаде. При γ-распаде не меняйте химический элемент. Также нельзя определять элемент только по массовому числу: его символ задаётся зарядовым числом \(Z\).

Быстрая проверка

Сложите верхние индексы и отдельно нижние индексы в обеих частях уравнения. Если хотя бы одна сумма не совпадает, в записи есть ошибка.

Разобранный пример

Запишем превращение ядра радия \(^{226}_{88}\mathrm{Ra}\) при последовательном альфа- и бета-минус-распаде: сначала происходит α-распад, затем β−-распад.

1
При α-распаде из ядра уходит частица \(^{4}_{2}\mathrm{He}\), поэтому уменьшаем \(A\) на 4 и \(Z\) на 2.
\(\displaystyle A_1=226-4=222,\qquad Z_1=88-2=86\)
2
Элемент с зарядовым числом \(Z_1=86\) — радон.
\(\displaystyle ^{226}_{88}\mathrm{Ra}\rightarrow{}^{222}_{86}\mathrm{Rn}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}\)
3
При β−-распаде массовое число сохраняется, а зарядовое число увеличивается на 1.
\(\displaystyle A_2=222,\qquad Z_2=86+1=87\)
4
Элемент с \(Z_2=87\) — франций. Записываем второе превращение.
\(\displaystyle ^{222}_{86}\mathrm{Rn}\rightarrow{}^{222}_{87}\mathrm{Fr}+{}^{0}_{-1}e\)
5
Проверяем итог: после двух превращений \(A=222\), а \(Z=87\). Суммарно зарядовое число изменилось на \(-2+1=-1\).
\(\displaystyle ^{226}_{88}\mathrm{Ra}\rightarrow{}^{222}_{87}\mathrm{Fr}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}+{}^{0}_{-1}e\)
№
Ответ к примеру

Итоговое ядро — \(^{222}_{87}\mathrm{Fr}\). При последовательности α, затем β− массовое число уменьшается на 4, а зарядовое число — на 1.

Если распадов несколько, изменения можно суммировать. Например, при двух α-распадах и одном β−-распаде: \(A'=A-8\), \(Z'=Z-3\). Такой приём особенно удобен в заданиях, где дано начальное и конечное ядро и требуется найти число распадов.

Проверка знаний

Q
Быстрый тест по теме

Quick-test

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · альфа-распад
Какое ядро образуется при α-распаде \(^{238}_{92}\mathrm{U}\)?
Главное за минуту

Главное

  • В записи \(^{A}_{Z}X\) число \(A\) показывает число нуклонов, а \(Z\) — число протонов и порядковый номер элемента.
  • При α-распаде: \(A\to A-4\), \(Z\to Z-2\); испускается ядро гелия \(^{4}_{2}\mathrm{He}\).
  • При β−-распаде: \(A\) не меняется, \(Z\to Z+1\); нейтрон превращается в протон и испускается электрон.
  • При γ-распаде \(A\) и \(Z\) не меняются: возбуждённое ядро испускает фотон.
  • Для проверки любого уравнения отдельно сравнивайте суммы массовых и зарядовых чисел.