放射性衰变不稳定的原子核分裂成更小、更稳定的碎片的自发过程。你有没有想过为什么有些原子核会衰变，而另一些则不会？

这基本上是一个热力学问题。每个原子都力求尽可能稳定。在放射性衰变的情况下，当原子核中质子和中子数量不平衡时，就会发生不稳定性。基本上，原子核内有太多的能量，无法将所有核子聚集在一起。原子电子的状态对于衰变来说并不重要，尽管它们也有自己的稳定方式。如果原子核是不稳定的，它最终会分裂，失去至少一些使它不稳定的粒子。原始核称为父核，而生成的一个或多个核称为子核。这些子体可能仍然具有放射性，最终会分裂成更多的部分，或者它们可能是稳定的。

三种放射性衰变

有三种形式的放射性衰变：原子核经历哪种衰变取决于内部不稳定性的性质。有些同位素可以通过多种途径衰变。

α衰变

在阿尔法衰变中，原子核喷射出一个阿尔法粒子，该粒子本质上是一个氦原子核（两个质子和两个中子），使母体原子序数减少2，质量数减少4。

β衰变

在β衰变过程中，一股称为β粒子的电子流从母体中喷出，原子核中的中子转化为质子。新原子核的质量数是相同的，但原子序数增加了一个。

伽马衰变

在伽马衰变中，原子核以高能光子（电磁辐射）的形式释放多余的能量。原子序数和质量数保持不变，但由此产生的原子核呈现出更稳定的能量状态。

放射性vs.稳定

放射性同位素是经历放射性衰变的同位素。“稳定”一词含义更为模糊，因为它适用于在很长一段时间内，出于实际目的，不会分离的元素。这意味着稳定同位素包括那些永不破裂的同位素，如质子（由一个质子组成，因此没有任何东西可以丢失）和放射性同位素，如碲-128，其半衰期为7.7 x 1024年。半衰期短的放射性同位素称为不稳定放射性同位素。

有些稳定同位素的中子比质子多

你可以假设一个处于稳定构型的原子核的质子数与中子数相同。对于许多较轻的元素，这是正确的。例如，碳通常具有质子和中子的三种构型，称为同位素。质子的数量不会改变，因为这决定了元素，但中子的数量会改变：碳-12有六个质子和六个中子，并且是稳定的；碳-13也有六个质子，但它有七个中子；碳-13也是稳定的。然而，含有六个质子和八个中子的碳-14是不稳定的或有放射性的。碳-14原子核的中子数太高，强大的引力无法将其无限期地固定在一起。

但是，当你移动到含有更多质子的原子时，随着中子的过量，同位素变得越来越稳定。这是因为核子（质子和中子）在原子核中不是固定的，而是四处运动，而质子相互排斥，因为它们都携带正电荷。这个较大的原子核的中子起着隔离质子的作用。

n:z比与幻数

中子与质子的比率，或N:Z比率，是决定原子核是否稳定的主要因素。较轻的元素（Z<20）倾向于具有相同数量的质子和中子或N:Z=1。较重的元素（Z=20到83）更喜欢N:Z比为1.5，因为需要更多的中子来隔离质子之间的排斥力。

还有所谓的幻数，即特别稳定的核子数（质子或中子）。如果质子数和中子数都有这些值，这种情况称为双幻数。你可以把它看作是原子核，相当于控制电子壳层稳定性的八重态规则。质子和中子的幻数略有不同：

• 质子：2,8,20,28,50,82114
• 中子：2，8，20，28，50，82，126，184

使稳定性进一步复杂化的是，Z:N偶数到偶数（162个同位素）的稳定同位素比偶数到奇数（53个同位素）的稳定同位素多，奇数到偶数（50个）的稳定同位素比奇数到奇数的稳定同位素多（4个）。

随机性与放射性衰变

最后一点注意：任何一个原子核是否发生衰变都是一个完全随机的事件。对于足够大的元素样本，同位素的半衰期是最好的预测。它不能用来对一个或几个核的行为做出任何预测。

你能通过关于放射性的测验吗？