Forskjellen mellom Positron Emission og Electron Capture

Hovedforskjell - Positron Emisjon vs Elektronfangst

Det er visse naturlig forekommende isotoper som er ustabile på grunn av det ubalanserte antall protoner og nøytroner de har i atomkernen deres. Derfor, for å bli stabil, gjennomgår disse isotoper en spontan prosess som kalles radioaktivt henfall. Radioaktivt henfall forårsaker at en isotop av et bestemt element som skal omdannes til en isotop av et annet element. Det er forskjellige nedbrytingsbaner som positronutslipp, negatronutslipp og elektronfangst. Positronutslipp er frigivelsen av en positron og en elektronnutrino i prosessen med radioaktivt henfall. Elektronfangst er en prosess som avgir en elektronnutrino. Begge disse prosessene finner sted i protonrike kjerner. Ved positronutslipp blir en proton inne i den radioaktive kjerne omdannet til et nøytron mens det frigives en positron; i elektronfangst absorberer en protonrik kjerne av et nøytralt atom en indre skallelektron som deretter omdanner en proton til et nøytron som sender en elektronnutrino. Dette er hovedforskjellen mellom positronutslipp og elektronfangst.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er Positron Emisjon
     - Definisjon, prinsipp, eksempel
2. Hva er Electron Capture
     - Definisjon, prinsipp, eksempel
3. Hva er likhetene mellom Positron Emission og Electron Capture
     - Oversikt over vanlige funksjoner
4. Hva er forskjellen mellom Positron Emission og Electron Capture
     - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: Atom, Electron, Electron Neutrino, Nucleus, Neutron, Positron, Proton, Radioactive Decay

Hva er Positron Emisjon

Positronutslipp er en type radioaktivt henfall hvor en proton inne i en radioaktiv kjerne omdannes til et nøytron mens du frigir en positron og en elektronnutrino. Dette er også kjent som beta pluss forfall. En positron er en subatomisk partikkel med samme masse som en elektron og en numerisk lik, men positiv ladning. Det kalles også beta-partikkel (β⁺ eller e +). En elektronnutrino (Ve) er en subatomisk partikkel som ikke har noe elektrisk ladning. Positronutslippene finner sted i protonrike radioaktive kjerner.

Figur 1: Positronutslipp i et diagram

Ved positronutslipp reduseres atomnummeret til kjernen med 1. Atometallet til et atom er det totale antallet protoner som er tilstede i kjernen. Men i positronutslipp gjennomgår en av disse protonene en konvertering. Det fører til reduksjon av atomnummeret. Imidlertid vil atomnummerets masse være det samme. Dette skyldes at protonen omdannes til et nøytron og massenummeret er summen av protoner og nøytroner i atomet. Følgende atomreaksjon er et eksempel på positronutslipp.

₆¹¹C →    ₅¹¹B + e⁺    +    Ve + energi

Dette er en isotop av karbon. Det er en radioaktiv isotop av karbon. Det faller ned til bor-11 via positron-utslipp. Boron-11 er en stabil isotop av bor.  

Hva er Electron Capture

Elektronfangst er en type radioaktivt henfall hvor atomkjernen absorberer et indre skallelektron og omdanner en proton til en nøytron som frigir en elektronnutrino og gammastråling. Denne prosessen finner sted i protonrike kjerner. Et indre skallelektron er et elektron fra et indre energinivå av atomet (ex: K skall, L skall). Samtidig medfører denne prosessen frigjøring av en elektronnutrino. Nukleare reaksjonen for prosessen kan gis som følger.

P + e^-    → n + ve + y

Figur 2: Elektriske fangstprinsipp

Elektronfangst fører til reduksjon av et atomnummer med 1 fordi atomnummeret er det totale antallet protoner i en atomkjerne, og i denne prosessen blir en proton omdannet til et nøytron. Massetallet endres imidlertid ikke. Siden elektroninnfangingen resulterer i et tap av en elektron i elektronskallet, balanseres det av tapet av en proton (positiv ladning), derfor forblir atomet elektrisk nøytralt.

^{1. 3}N₇ + e^- → ^{1. 3}C₆ + Ve + y

Ovennevnte reaksjon gir elektroninnfanget av en nitrogenisotop. Det danner et karbon-13-atom sammen med en elektronnutrino og gammastråling. Carbon-13 er en naturlig, stabil isotop av karbon.

Likheter mellom Positron Emisjon og Electron Capture

• Begge er former for radioaktivt henfall.
• Begge skjemaene finner sted i protonrike
• Begge formene frigjør elektronnutrino.
• Begge skjemaene endrer ikke atomnummeret eller massen til et atom.

Forskjellen mellom Positron Emission og Electron Capture

Definisjon

Positron Emisjon: Positronutslipp er en type radioaktivt henfall hvor en proton inne i en radioaktiv kjerne omdannes til et nøytron mens man frigiver en positron og en elektronnutrino.

Electron Capture: Elektronfangst er en type radioaktivt henfall hvor atomkjernen absorberer et indre skallelektron og omdanner en proton til et nøytron, frigjør en elektronnutrino og gammastråling.

utslipps~~POS=TRUNC

Positron Emisjon: Positronutslipp gir en positron sammen med en elektronnutrino.

Electron Capture: Elektronfangst avgir en elektronnutrino og gammastråling.

Prinsipp

Positron Emisjon: Positronutslipp oppstår som en omdannelse av en proton til et nøytron, positron og en elektronnutrino.

Electron Capture: Elektronfangst oppstår som en omdannelse av en proton til et nøytron og en elektronnutrino ved å absorbere en indre skallelektron.

Konklusjon

Radioaktivt henfall av en ustabil isotop av et bestemt element omdanner den isotopen til en annen isotop av et annet kjemisk element. Det er flere forfallsstier. Positronutslipp og elektronfangst er to slike veier. Hovedforskjellen mellom positron-utslipp og elektronfangst er at i protonutslipp blir en proton inne i den radioaktive kjerne omdannet til et nøytron mens det frigjøres en positron, mens en protonrikt nuklein i et nøytralt atom absorberer en indre skall elektron som omdanner en proton til et nøytron som sender en elektronnutrino. 

Henvisning: 

1. Helmenstine, Anne Marie. "Electron Capture Definition." ThoughtCo, 25. juni 2014, Tilgjengelig her.
2. "Decay Pathways." Kjemi LibreTexts, Libretexts, 10. juni 2017, Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Beta-plus Decay" Av Master-m1000 - Egentlig arbeid basert på: Beta-minus Decay.svg av Inductiveload (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Electron capture" av Master-m1000 - og selvfremstilt. Dette vektorbildet ble opprettet med Inkscape (Public Domain) via Commons Wikimedia