Общие понятия о радиоактивности. Понятие о радиоактивности атомов химических элементов и ее значение


Атомы, понятие радиоактивности

Вся материя состоит из атомов. Отдельный атом слишком мал, чтобы его можно было увидеть даже в сильный микроскоп. Однако из объединенных атомов состоят все твердые тела, химические вещества и объекты во Вселенной. Например, в булавочной головке содержится приблизительно миллиард миллиардов атомов.

Атомы, способные легко передвигаться друг относительно друга, образуют жидкости и газы. Атомы, зафиксированные более жестко и не обладающие свободой передвижения, образуют твердые тела. В природе встречаются 92 вида атомов. Еще 17 видов ученые получили в лабораториях искусственно. У каждого вида атомов есть свои индивидуальные свойства. Вещество, состоящее только из одного вида атомов (химических элементов), называется простым.

Атомы разных веществСамый простой — атом водорода (1) очень легкого газа, из которого в основном состоит Солнце. Неон (2) — газ, используемый в рекламных газосветных трубках. В желтках яиц содержится много серы (3). Кальций (4) необходим, чтобы наши кости были здоровыми. Серебро (5) —драгоценный металл. В атоме свинца (6) много субатомных частиц, поэтому свинец очень тяжелый. Его применяют для изготовления грузил и дроби.

Основная доля объема атома приходится на пустоту. Однако в этой пустоте есть еще более мелкие частички материи, субатомные частицы. Это протоны, нейтроны и электроны. Протоны и нейтроны собраны вместе в центре атома и образуют его ядро. Электроны по размеру гораздо меньше, и они быстро вращаются вокруг ядра.

Элементы различаются числом субатомных частиц. Простейший химический элемент — водород, атом которого состоит лишь из двух частиц, одного протона я одного электрона. В любом атоме число протонов равно числу электронов.

Субатомные частицы, называемые протонами и нейтронами, собраны в ядре. Электроны быстро двигаются вокруг ядра, образуя различные электронные оболочки.

Слово «радиоактивность» придумала французская ученая польского происхождения Мария Кюри (1867—1934). Она исследовала минералы и дала такое название невидимым лучам, которые испускали некоторые образцы. Эти лучи воздействовали на фотобумагу и электрические приборы. Мария выделила те вещества, которые отвечали за повышенную радиоактивность, и открыла два новых элемента, полоний и радий.

Радиоактивность

Атомы в большинстве своем стабильны и не изменяются с течением времени. Однако есть и нестабильные атомы, подверженные распаду. Когда такие атомы распадаются, они выделяют некоторые частицы и излучают энергию. Такое явление называется радиоактивностью. Примерами радиоактивных химических элементов служат уран, плутоний и радий. Выделяя частицы и энергию, они превращаются в более простые атомы. Так, уран превращается в свинец. Это называется радиоактивным распадом. У радиоактивных элементов распад происходит с разной скоростью. Радиоактивность, она же радиация, может быть опасной, она вредит живым организмам. Но при тщательном контроле ее применение приносит много пользы в медицине и научных исследованиях.

Возраст древнеегипетских мумий определяется из измерений очень слабой радиации, которую испускает содержащийся в них углерод. Этот метод называется радиоуглеродным датированием.

www.what-this.ru

Понятие о радиоактивности и строении атома. Физический смысл периодического закона - Химия - Мастер-класс

Понятие о радиоактивности и строении атома. Физический смысл периодического закона

После открытие периодического закона долгое время оставалось непонятным, почему свойства элементов находятся в периодической зависимости от их относительной атомной массы. Была непонятна сама причина периодичности. Необходимо было выяснить физический смысл периодического закона. Это стало возможным после установление строения атома. Длительное время в науке господствовало представление о том, что атомы являются неделимыми частицами. Однако в конце девятнадцатого века было зафиксированы факты, свидетельствующие о сложном строении атома. Особую роль сыграло открытие радиоактивности (самоплавающего распада атомов некоторых элементов).

В 1896 году французский физик А. Беккерель установил, что материалы, содержащие Уран, засвітлюють в темноте фотопластинку, вызывают свечение веществ, способных флуоресціювати. Такое явление самопроизвольного излучения стали называть радиоактивностью. Потом выяснилось, что способность излучать имеет не только уран. Польской химик М. Склодовская-Кюри вместе с французским физиком П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента: Полоний и Радий. Впоследствии английский физик Е. Резерфорд выяснил, что радиоактивное излучение неоднородно и под воздействием электрического поля разделяется на α-, β - и γ-промені. α-частицами являются ядра атомов Гелия, β-частицы являются электронами, γ-частицы - электромагнитными волнами. Изучение радиоактивности подтвердило сложность строения атома.

В 1911 году Е. Резерфорд при проведении опытов с α-частицами выяснил, что в центре атома находится очень маленькая по объему положительно заряженная частица, которую он назвал ядром атома. Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг ядра вращаются электроны, как планеты вокруг солнца.

Экспериментальные факты подтвердили сложность строения атома и показали, что атом состоит из отрицательно заряженных частиц - электронов и положительно заряженного ядра. В 1932 году российские физики Д. Д. Иваненко и Есть. М. Гапон и независимо от них немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронное строение ядра атома. Согласно этой теории атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общую название - нуклоны. Протон p - это частица с относительной массой примерно равной единице и относительным зарядом +1. Нейтрон n - это электронейтральная частица с относительной массой примерно равной единице. Масса протона практически равна массе нейтрона и в 1836 раз превышает массу электрона. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Протоны, нейтроны, так же как и электроны, относятся к элементарных частиц.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента в периодической системе. Это является физическим содержанием порядкового номера.

Весь положительный заряд ядра создается протонами. Поскольку заряд протона +1, то заряд ядра равен общему числу протонов. Любой атом електронейтральний, то есть число протонов с зарядом +1 всегда равно числу электронов с зарядом -1. Если в ядро атома входит 12 протонов, то заряд такого ядра должна быть равна +12. Для того, чтобы атом был електронейтральною частицей, вокруг ядра имеет вращаться 12 электронов.

Исследования строения атома доказали, что важнейшей характеристикой атома является положительный заряд ядра. Итак химические элементы в периодической таблице расположены по возрастанию зарядов ядер их атомов. Поэтому согласно современным формулировкой периодического закона Д. И. Менделеева свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов элементов. Таким образом, исследования строения атомов создали научную основу периодического закона.

na-uroke.in.ua

Общие понятия о радиоактивности

Поиск Лекций

В природе есть небольшое количество химических элементов, ядра атомов которых распадаются самопроизвольно. Этот процесс сопровождается невидимым излучением. Самопроизвольный распад ядер атомов некоторых химических элементов называетсярадиоактивностью, а сами элементы и их излучения - соответственно радиоактивными элементами и радиоактивными излучениями. Органы чувств человека не обладают способностью воспринимать присутствие радиоактивного излучения. Информацию о радиоактивном излучении и о радиоактивном загрязнении местности, воды, воздуха, транспортных средств, продуктов питания и т.д. можно получить толькопопоказаниям специальных приборов.

Радиоактивное загрязнение возникает в процессе радиоактивных превращений ядер атомов химических элементов: альфа-распад, бета-распад, электронный захват, спонтанное (самопроизвольное) деление атомных ядер. Одно из важных свойств всех радиоактивных излучений -способность вызывать ионизацию электрически нейтральных молекул среды, в которой они распространяются. Наибольшей ионизирующей способностью обладают альфа-частицы. Вследствие ионизации энергия альфа-частицы быстро уменьшается. После прохождения определенного расстояния, называемого длиной свободного пробега, альфа-частица как таковая прекращает свое существование. Потеряв большую часть энергии, она захватывает два электрона и становится нейтральным атомом гелия. Для человека, как и для любого другого живого организма, альфа-излучение не представляет собой какой-либо опасности.Способностью при прохождении через вещество ионизироватьего обладают и бета-частицы, однако она значительно меньше. Поскольку бета-частицы теряют свою энергию несколько медленнее, то длина их свободного пробега в воздухе и других материалах гораздо больше. Значительная часть бета-частиц различных радиоактивных изотопов проходит в воздухе 3-5 м. В веществах, имеющих большую плотность, намного меньше (в воде, древесине, тканях организма в 1000 раз). Несмотря на это, бета-излучение опасно для человека, особенно при попадании радиоактивных веществ на открытые участки кожи.Альфа-распад и бета-распад, как правило, сопровождаются гамма-излучением. Оно представляет собой электромагнитные колебания очень большой частоты, распространяющиеся в пространстве со скоростью света; испускается ядром в виде отдельных порций, называемыхгамма-квантами или фотонами. Гамма-кванты обладают очень большой проникающей способностью. Для характеристики ослабления гамма-излучения различными материалами пользуются величиной слоя половинного ослабления (d 1/2). Это такая толщина слоя материала, которая ослабляет мощность гамма-излучения в два раза. Слой половинного ослабления является мерой характеристики защитных свойств материала.

Степень опасности поражения людей ионизирующими излучениями определяется значением экспозиционной дозы излучения (Д), которая измеряется в рентгенах (Р). Интенсивность радиоактивных излучений оценивается мощностью дозы излучения (Р). Мощность дозы излучения характеризует скорость накопления дозы и выражается в рентгенах в час (Р/ч), миллирентгенах в час (мР/ч) или в микрорентгенах в час (мк Р/ч).

В Международной системе единиц СИ экспозиционная доза излучения измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг), и ее мощность - в кулонах на килограмм в секунду (Кл/(кгс). Кулон на килограмм равен экспозиционной дозе, при которой в 1 кг воздуха образуется в результате ионизации суммарный электрический заряд всех ионов одного знака, равный 1 Кл.

При оценке последствий облучения людей ионизирующими излучениями важно знать не экспозиционную дозу, а поглощенную дозу излучения, то есть количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное тканями организма человека. В качестве единицы измерения поглощенной дозы излучения в системе СИ принят грэй (Гр), а мощность такой дозы - грэй в секунду (Гр/с). На практике используется внесистемная единица поглощенной дозы - рад (в одном грамме облучаемого вещества поглощается энергия, равная 100 эрг). Внесистемная единица мощности поглощенной дозы - рад в час или рад в секунду (рад/ч, рад/с).

Между экспозиционной и поглощенной дозами излучения имеется зависимость:Дпог = ДэксхК,где К - коэффициент пропорциональности (для мягких тканей организма человека К = 0,877).

Учитывая то, что у существующих дозиметрических приборов погрешность измерений составляет 15-30%, коэффициент пропорциональности принимают равным единице. Поэтому при оценке последствий облучения людей измеренные с помощью дозиметрических приборовзначение экспозиционной дозы в рентгенах и поглощенной дозы в радах примерноодинаковы. (см. также степень радиационных поражений)

Рентген - это такая доза гамма-излучения, при которой в 1 см3 воздуха при нормальных физических условиях (температура воздуха 0° С и давление 760 мм рт.ст.) образуется 2,08х109 пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества. Для оценки последствий облучения организма человека различнымивидами излучений, а также при попадании радионуклидов в организмчеловека своздухом, водой и пищей применяется специальная единицаизмеренияэквивалентной дозы облучения -бэр (биологический эквивалентрентгена).

Чрезвычайные ситуации, связанные с радиоактивным загрязнением,как правило, происходят в результате аварий на атомных электростанциях предприятиях атомной промышленности, на установках и транспортных средствах, использующих и перевозящих радиоактивные вещества, а также” результате ядерных взрывов.



poisk-ru.ru

Понятие о радиоактивности и строении атома | Учеба-Легко.РФ

Понятие о радиоактивности и строении атома. Физический смысл периодического закона

После открытия периодического закона долгое время оставалось непонятным, почему свойства элементов находятся в периодической зависимости от их относительной атомной массы. Была непонятной сама причина периодичности. Необходимо было выяснить физический смысл периодического закона. Это стало возможным после установления строения атома. Долгое время в науке господствовало представление о том, что атомы являются неделимыми частицами. Однако в конце девятнадцатого века были зафиксированы факты, которые свидетельствовали о сложное строение атома. Особую роль сыграло открытие радиоактивности (самотеком распада атомов некоторых элементов).

В 1896 году французский физик А. Беккерель определил, что материалы, содержащие уран засвитлюють в темноте фотопластинку, вызывают свечение веществ, которые способны флуоресцировать. Такое явление самопроизвольного излучения стали называть радиоактивностью. Потом выяснилось, что способность излучать имеет не только уран. Польской химик Склодовская-Кюри вместе с французским физиком П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента: полоний и радуйся. Впоследствии английский физик Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение неоднородно и под действием электрического поля разделяется на α-, β-и γ-лучи. α-частицами являются ядра атомов гелия, β-частицы являются электронами, γ-частицы - электромагнитными волнами. Изучение радиоактивности подтвердило сложность строения атома.

В 1911 году Э. Резерфорд при проведении опытов с α-частицами выяснил, что в центре атома находится очень маленькая по объему положительно заряженная частица, которую он назвал ядром атома. Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг ядра вращаются электроны, как планеты вокруг солнца.

Экспериментальные факты подтвердили сложность строения атома и показали, что атом состоит из отрицательно заряженных частиц - электронов и положительно заряженного ядра. В 1932 году российские физики Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон и независимо от них немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронную строение ядра атома. Согласно этой теории атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название - нуклоны. Протон p - это частица с относительной массой примерно равной единице и относительным зарядом +1. Нейтрон n - это электронейтральна частица с относительной массой примерно равной единице. Масса протона практически равна массе нейтрона и в 1836 раз превышает массу электрона. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Протоны, нейтроны, так же как и электроны, относятся к элементарным частицам.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что заряд ядра атома равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Это физическим содержанием порядкового номера.

Весь положительный заряд ядра создается протонами. Поскольку заряд протона +1, то заряд ядра равен общему числу протонов. Любой атом электронейтральной, т.е. число протонов с зарядом +1 всегда равно числу электронов с зарядом -1. Если в ядро атома входит 12 протонов, то заряд такого ядра должна равняться +12. Для того, чтобы атом электронейтральной частицей, вокруг ядра должно вращаться 12 электронов.

Исследование строения атома доказали, что важнейшей характеристикой атома положительный заряд ядра. Итак химические элементы в периодической таблице расположены по возрастанию зарядов ядер их атомов. Поэтому согласно современным формулировкой периодического закона Д.И.Менделеева свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов элементов. Таким образом, исследования строения атомов создали научную основу периодического закона.

uclg.ru

Понятие о радиоактивности и строении атома

После открытия периодического закона долгое время оставалось неясным, почему свойства элементов находятся в периодической зависимости от их относительной атомной массы. Была непонятна сама причина периодичности. Необходимо было выяснить физический смысл периодического закона.

Это стало возможным после установления строения атома. Долгое время в науке господствовало представление о том, что атомы являются неделимыми частицами. Однако в конце девятнадцатого века были зафиксированы факты, свидетельствующие о сложное строение атома. Особую роль сыграло открытие радиоактивности (самотеком распада атомов некоторых элементов).

В 1896 году французский физик А. Беккерель определил, что материалы, содержащие уран засвитлюють в темноте фотопластинку, вызывают свечение веществ, которые способны флуоресцировать. Такое явление самопроизвольного излучения стали называть радиоактивностью. Потом выяснилось, что способность излучать имеет не только уран. Польской химик Склодовская-Кюри вместе с французским физиком П. Кюри открыли два новых радиоактивных элемента: полоний и радуйся. Впоследствии английский физик Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение неоднородно и под воздействием электрического поля разделяется на ?-, ?-и ?-лучи. ?-частицами являются ядра атомов гелия, ?-частицы являются электронами, ?-частицы - электромагнитными волнами. Изучение радиоактивности подтвердило сложность строения атома.

В 1911 году Э. Резерфорд при проведении опытов с ?-частицами выяснил, что в центре атома находится очень маленькая по объему положительно заряженная частица, которую он назвал ядром атома. Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг ядра вращаются электроны, как планеты вокруг солнца.

Экспериментальные факты подтвердили сложность строения атома и показали, что атом состоит из отрицательно заряженных частиц - электронов и положительно заряженного ядра. В 1932 году российские физики Д. Д. Иваненко и Е. М. Гапон и независимо от них немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронную строение ядра атома. Согласно этой теории атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Эти частицы имеют общее название - нуклоны. Протон p - это частица с относительной массой примерно равной единице и относительным зарядом +1. Нейтрон n - это электронейтральна частица с относительной массой примерно равной единице. Масса протона практически равна массе нейтрона и в 1836 раз превышает массу электрона. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Протоны, нейтроны, так же как и электроны, относятся к элементарным частицам.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента в периодической системе. Это физическим содержанием порядкового номера.

Весь положительный заряд ядра создается протонами. Поскольку заряд протона +1, то заряд ядра равен общему числу протонов. Любой атом электронейтральный, т.е. число протонов с зарядом +1 всегда равно числу электронов с зарядом -1. Если в ядро атома входит 12 протонов, то заряд такого ядра должна равняться +12. Для того, чтобы атом электронейтральной частицей, вокруг ядра должно вращаться 12 электронов.

Исследование строения атома доказали, что важнейшей характеристикой атома положительный заряд ядра. Так химические элементы в периодической таблице расположены по возрастанию зарядов ядер их атомов. Поэтому согласно современным формулировкой периодического закона Д. И. Менделеева свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов элементов. Таким образом, исследование строения атомов создали научную основу периодического закона.

worldofscience.ru

Лекции по РБ - Лекция 1 основные представления о радиоактивности строение атома

Министерство образования Республики Беларусь

УО «Витебский государственный университет

им. П.М. Машерова»

А.Ф.Хлопцев

лекции

по

РАДИАЦИОННой БЕЗОПАСНОСТи

(компьютерный вариант)

ВИТЕБСК-2005

Лекция № 1

ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РАДИОАКТИВНОСТИ

    1. Строение атома
Атом является основным стррруктурным элементом всех веществ.
Атом – частица вещества, наименьшая частица химического
элемента, являющаяся носителем его химических свойств. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Атомы различных веществ неодинаковы по своему строению. Так, атом водорода отличается от атома железа, а атом железа от атома урана.
Химический элемент – это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Так, например, все атомы кислорода, независимо от того, входят они в состав молекул кислорода или в состав молекул воды – это химический элемент кислород. В настоящее время известно 108 элементов. Из них 90 существуют в природе, а около 70 содержатся в организме человека. Для обозначения химических элементов введены химические знаки или химические символы. Их обозначают начальной или начальной и одной из последующих букв латинского названия данного элемента (кислород, Oxygenium- О; натрий , Natrium – Na; цинк, Zincum – Zn и т. д.). Каждый элемент занимает в периодической таблице Д.И. Менделеева (ПСМ) определенное место, т.е. имеет порядковый номер.
Определенные атомы объединяются один с одним и образуют новые частицы – молекулы. Молекула – это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его состав и химические свойства. В зависимости от того, состоят ли молекулы из атомов одного и того же элемента, или же из атомов различных элементов, все вещества делятся на простые и сложные.
Молекулы простых веществ состоят из одного атома (He – гелий, Ne – неон, Kr – криптон), двух (О2 – кислород, N2 – азот, Cl2 – хлор) и более атомов (S8 – сера). Один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ (так, алмаз и графит отличаются только размещением одних и тех же атомов углерода в молекуле). Возможно и различное число атомов одного и того же элемента в молекуле (О2 – кислород, О3 – азон). Вещества, молекулы которых состояли из атомов двух и более элементов, образуют сложные вещества (Н2О, СО2, Н2SO4, СН3СН2ОН). Каждому элементу соответствует определенный род атома. Размеры атома чрезвычайно малые. Его диаметр составляет 10-8 см, на отрезке в 1 см можно уложить 100 млн. атомов. Масса самого простого и легкого атома – водорода (11Н) составляет 1,67x10-27кг. Атом урана (92238U), самый тяжелый из существующих на Земле элементов , занимающий в таблице Д.И. Менделеева 92 место, тяжелее атома водорода в 238 раз. Известны сверхтяжелые элементы, получаемые искусственным путем. Так атом плутония (94244Pu) в 244 раза тяжелее атома водорода.
Все атомы химических элементов имеют одинаковую структуру. Они состоят из положительно заряженного ядра, где сконцентрирована практически вся масса атома (99,95%) и отрицательно заряженных электронов, образующих электронные оболочки вокруг ядра. В целом атом электрически нейтрален.

Модель строения атома предложил еще в 1911 г. английский физик Эрнст Резерфорд (это так называемая планетарная или ядерная модель). Атом, по Резерфорду, это своеобразная модель Солнечной системы – в центре находится тяжелое положительно заряженное ядро, вокруг которого подобно планетам вокруг Солнца, вращаются отрицательно заряженные электроны. Датский ученый Нильс Бор усовершенствовал планетарную модель атома. Он высказал суждение, что электроны движутся не по любым орбитам, а по определенным. При этом, согласно Бору, электронные орбиты могут быть сгруппированы в отдельные электронные оболочки.

По современным данным электрон в атоме не имеет траектории. Различные положения его рассматриваются как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Максимальная плотность отвечает наибольшей вероятности нахождения электрона в данной части атомного пространства. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью (вместо существовавшего ранее термина орбита).

Орбитали атома имеют разные размеры. Электроны, которые движутся в орбиталях близкого размера, образуют электронные слои. Электронные слои называют также энергетическими уровнями. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра цифрами - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или обозначают буквами – K, L, M, N, O, P, Q. Наибольшее число электронов на энергетическом уровне равно удвоенному квадрату номера уровня - N = 2n 2. Целое число n, обозначающее номер уровня, называется главным квантовым числом. В соответствии с этим уравнением на 1-м, ближайшим к ядру энергетическом уровне, может находиться не более 2-х электронов, на 2-м уровне - не более 8, на 3-м уровне – не более 18, на 4-м уровне – не более 32 электронов и т. д.

Энергетические уровни подразделяются на подуровни, число подуровней равно значению главного квантового числа, но не превышает 4-х подуровней. Подуровни обозначают латинскими буквами – s, p, d, f.

Между ядром и электронами существуют силы притяжения. Наиболее прочная связь электронов с ядром наблюдается у электронов на К-уровне, так углерода энергия связи электронов составляет 280 эВ, стронция – 16 кэВ, цезия – 36 кэВ, урана – 280 кэВ. Чем на более удаленном от ядра энергетическом уровне находится электрон, тем меньше энергия связи его с ядром. На внешних энергетических уровнях энергия связи электронов не превышает 1-2 эВ. Поэтому электроны внешних энергетических уровней более подвержены воздействию излучений низкой энергии.1.2. Строение атомного ядра

Как уже отмечалось, атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны имеют общее название нуклон, в ядре они могут превращаться друг в друга. Ядро простейшего атома – атома водорода – состоит из одной элементарной частицы – протона.

Диаметр ядра атома равен примерно 10-13 – 10-12 см и составляет 0,0001 диаметра атома. Однако, практически вся масса атома (99,95 – 99,98 %) сосредоточена в ядре. Если бы удалось получить 1 см3 чистого ядерного вещества, масса его составила бы 100 – 200 млн.т. Масса ядра атома в несколько тысяч раз превосходит массу всех входящих в состав атома электронов.

Протон – элементарная частица, ядро атома водорода. Масса протона равна 1,6721х10-27 кг, она в 1836 раз больше массы электрона. Электрический заряд положителен и равен 1,66х10-19 Кл. Кулон – единица электрического заряда, равная количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника за время 1с при неизменной силе тока 1А (ампер).

Каждый атом любого элемента содержит в ядре определенное число протонов. Это число постоянное для данного элемента и определяет его физические и химические свойства. То есть, от количества протонов зависит, с каким химическим элементом мы имеем дело. Например, если в ядре один протон – это водород, если 26 протонов – это железо. Число протонов в атомном ядре определяет заряд ядра (зарядовое число Z) и порядковый номер элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (атомный номер элемента).

Нейтрон – электрически нейтральная частица с массой 1,6749 х10-27кг, в 1839 раз больше массы электрона. Нейрон в свободном состоянии – нестабильная частица, он самостоятельно превращается в протон с испусканием электрона и антинейтрино. Период полураспада нейтронов (время, в течение которого распадается половина первоначального количества нейтронов) равен примерно 12 мин. Однако в связанном состоянии внутри стабильных атомных ядер он стабилен. Общее число нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре называют массовым числом (атомной массой – А). Число нейтронов, входящих в состав ядра, равно разности между массовым и зарядовым числами: N = A – Z.

Электрон – элементарная частица, носитель наименьшей массы – 0,91095х10-27г и наименьшего электрического заряда – 1,6021х10-19 Кл. Это отрицательно заряженная частица. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре, т.е. атом электрически нейтрален.

Позитрон – элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону. Масса электрона и позитрона равны, а электрические заряды равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку.

Различные типы ядер называют нуклидами. Нуклид – вид атомов с данными числами протонов и нейтронов. В природе существуют атомы одного и того же элемента с разной атомной массой (массовым числом): 17 35 Cl, 1737Cl и т.д. Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядер, но различное массовое число, называются изотопами. Обладая одинаковым количеством протонов, но различаясь числом нейтронов, изотопы имеют одинаковое строение электронных оболочек, т.е. очень близкие химические свойства и занимают одно и то же место в периодической системе химических элементов.

Изотопы обозначают символом соответствующего химического элемента с расположенным сверху слева индексом А – массовым числом, иногда слева внизу приводится также число протонов (Z). Например, радиоактивные изотопы фосфора обозначают 32Р, 33Р или 1532Р и 1533Р соответственно. При обозначении изотопа без указания символа элемента массовое число приводится после обозначения элемента, например, фосфор – 32, фосфор – 33.

Большинство химических элементов имеет по несколько изотопов. Кроме изотопа водорода 1Н-протия, известен тяжелый водород 2Н-дейтерий и сверхтяжелый водород 3Н-тритий. У урана 11 изотопов, в природных соединениях их три (уран 238, уран 235, уран 233). У них по 92 протона и соответственно 146,143 и 141 нейтрон.

В настоящее время известно более 1900 изотопов 108 химических элементов. Из них к естественным относятся все стабильные (их примерно 280) и естественные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств (их 46). Остальные относятся к искусственным, они получены искусственным путем в результате различных ядерных реакций.

Термин «изотопы» следует применять только в тех случаях, когда речь идет об атомах одного и того же элемента, например, изотопы углерода 12С и 14С. Если подразумеваются атомы разных химических элементов, рекомендуется использовать термин «нуклиды», например, радионуклиды 90Sr, 131J, 137Cs.1.3. Стабильные и радиоактивные изотопы

Если ядра атомов состоят из протонов, то как объяснить устойчивость этих ядер? Ведь одноименно заряженные протоны согласно закону Кулона, отталкиваясь, друг от друга, должны были бы разлететься в разные стороны. Однако в действительности ядра атомов очень прочные образования. Следовательно, кроме Кулоновских сил отталкивания в ядре действуют и силы притяжения. Эти силы назвали ядерными силами. Они действуют между нуклонами, т.е. между протоном и протоном, протоном и нейтроном, нейтроном и нейтроном. Они значительны только на малых расстояниях, сравнимых с поперечником самих ядерных частиц (10-13см). С увеличением расстояния между ядерными частицами ядерные силы быстро уменьшаются и становятся практически равными нулю. Так, если на расстоянии 10-15м ядерные силы приблизительно в 100 раз превышают Кулоновские силы отталкивания, то уже на расстоянии 10 –14м они оказываются мизерными.

Ядерные силы обладают свойством насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом соседних нуклонов. Поэтому при увеличении числа нуклонов в ядре ядерные силы значительно ослабевают. Этим объясняется меньшая устойчивость ядер тяжелых элементов, в которых содержится значительное количество протонов и нейтронов. Так как с увеличением атомного номера увеличение числа нейтронов преобладает, говорят о «разрыхляющем» действии нейтронов.

Чтобы разделить ядро на составляющие его протоны и нейтроны и удалить их из поля действия ядерных сил, надо совершить работу, т.е. затратить энергию. Эта энергия называется энергией связи ядра. Энергия связи частиц в ядрах составляет несколько миллионов электрон-вольт (эВ). Например, энергия связи ядра гелия составляет 28 МэВ, дейтерия – 2,2 МэВ, азота – 104,5 МэВ, урана – 1800 МэВ. Средняя энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи, она равна 7 – 8,5 МэВ. Чтобы “взорвать” ядро, нужно приложить такую же энергию “извне”.

В зависимости от того, какие силы в ядре превалируют, ядро является или стабильным или нестабильным. Наибольшую энергию связи, а следовательно и максимальную стабильность имеют ядра, располагающиеся в середине таблицы Д.И.Менделеева (в районе железа). Устойчивость ядра зависит от соотношения количества протонов и нейтронов в ядре. Количество протонов в ядре всегда равно или меньше количества нейтронов. Отношения массы атома к числу протонов должно быть равно или больше 2 (А/Z >,=2). Для легких элементов это отношение равно 2, для тяжелых – 2,6. Чем меньше в ядре нейтронов, тем ядро устойчивее. Если в ядре слишком много протонов или нейтронов, то такие ядра неустойчивы и претерпевают самопроизвольные радиоактивные превращения, в результате которых ядро атома одного элемента превращается в ядро атома другого элемента.

Ядра с четным количеством протонов имеют большую стабильность изотонов и более распространены в природе, чем ядра с нечетным количеством протонов. Наиболее устойчивыми являются ядра с четным количеством протонов и четным количеством нейтронов (“четно-четные” ядра). Самыми устойчивыми являются ядра, содержащие по 2, 8, 20, 50, 82 протона и нейтрона (“дважды магические ядра”): 24Не – гелий, 816О – кислород, 2040Са – кальций.

Наименее устойчивыми являются ядра с нечетным количеством протонов и нечетным количеством нейтронов («нечетно-нечетные» ядра).

В начале и середине таблицы Д.И.Менделеева количество протонов и нейтронов в ядрах в основном равно: 24He, 612С, 816О, 1632S и поэтому ядра чаще стабильны. С увеличением атомного номера Z и увеличением количества нейтронов по сравнению с протонами все в большей степени проявляется их «разрыхляющее» действие и ядра становятся менее устойчивыми. У элементов с атомным номером от 84 до 92 ядерные силы уже не способны обеспечивать полную устойчивость ядер. Эти элементы оказываются нестабильными: Rn-222, Ra-226, U-238 и т.д.

Стабильность понижается не только в сторону более тяжелых, но и в сторону более легких элементов: кислород 16, 17, 18 – стабильный, а кислород – 13, 14, 15, 19, 20 – не стабильный; кальций – 40, 42, 43, 44, 46, 48 – стабильный, а кальций – 37, 38, 39, 41, 45, 47, 49, 51 – не стабильный.

Таким образом, низкой стабильностью отличаются ядра с недостаточным и излишним содержанием нейтронов.1.4. Понятие о радиоактивности

В 1895г В.Рентген обнаружил лучи, которые возникали при пропускании тока высокого напряжения через стеклянный баллон с разреженным воздухом. Эти лучи обладали способностью вызывать почернение фотопластинки в светонепроницаемой упаковке. В 1896г А.Беккерель обнаружил, что соединения урана и некоторые его природные руды (соли урана) самопроизвольно излучают невидимые лучи, обладающие большой проникающей способностью и вызывающие почернение фотопластинки. В 1898г Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри установили, что излучать лучи могут не только уран и его соединения, но и некоторые другие элементы: радий, торий, полоний. Явление самопроизвольного излучения было названо радиоактивностью, а вещества, излучающие лучи, радиоактивными. В дальнейшем было установлено, что эти излучения связаны с процессом самопроизвольного распада ядер атомов этих веществ. Оказалось, что радиоактивное излучение состоит из трех компонентов разной природы. В магнитном поле эти излучения делятся на три пучка:

  • лучи, заряженные отрицательно, -лучи – отклоняются в сторону севера;
  • лучи, заряженные положительно, -лучи – отклоняются в сторону юга;
  • лучи, не имеющие электрического заряда (нейтральные), -лучи – не отклоняются.
Радиоактивность (по современным взглядам) – это свойство ядер определенных элементов самопроизвольно (т.е. без каких-либо внешних воздействий) превращаться в ядра других элементов с испусканием особого рода излучений, которые называют радиоактивными излучениями. Само явление называется радиоактивным распадом.

Радиоактивные превращения, в отличие от химических реакций, происходят самопроизвольно и непрерывно, всегда сопровождаются выделением энергии. На их скорость не оказывает никакого влияния ни изменение температуры и давления, ни самый лучший химический катализатор, ни электрическое и магнитное поля, ни агрегатное состояние вещества. Их нельзя ни ускорить, ни замедлить.

Радиоактивность, наблюдающаяся в ядрах, существующих в природных условиях, называют естественной радиоактивностью. Аналогичные процессы, происходящие в искусственно полученных веществах, называют искусственной радиоактивностью. Между – искусственной и естественной радиоактивностью нет принципиального различия. Процесс радиоактивного превращения в обоих случаях подчиняется одним и тем же законам (закон сохранения энергии, электрических зарядов и др.). По закону сохранения количества нуклонов, число нуклонов при любом радиоактивном распаде сохраняется, причем нуклоны одного вида могут превращаться в нуклоны другого вида (нейтроны в протоны и наоборот).

Изотопы, обладающие радиоактивностью, называют радиоактивными изотопами. Как уже отмечалось, ядра всех изотопов химических элементов называют нуклидами (т.е. радионуклиды – это радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером). Вещества, содержащие в своем составе радионуклиды, называются радиоактивными веществами. Элементы, состоящие только из радиоактивных изотопов, называются радиоактивными элементами (это элементы с Z – 43,61,84 – 108).1.5. Типы ядерных превращений

В соответствии с видами радиоактивных излучений существуют несколько видов радиоактивного распада (типов радиоактивных превращений). Радиоактивному превращению подвергаются элементы, в ядрах которых слишком много протонов или нейтронов. Рассмотрим виды радиоактивного распада.

1. Альфа-распад характерен для естественных радиоактивных элементов с большим порядковым номером (т.е. с малыми энергиями связи). Известно около 160 альфа-активных видов ядер, в основном порядковый номер их более 82 (Z > 82). Альфа-распад сопровождается испусканием из ядра неустойчивого элемента альфа-частицы, которая представляет собой ядро атома гелия Не (в его составе 2 протона и 2 нейтрона). Заряд ядра уменьшается на 2, массовое число – на 4.

ZАХ → Z-2 А-4У + 2 4Не; 92 238U →24 Не + 90 234Th;

88 226Ra→2 4He + 86 222Rn + γ изл.

Альфа – распад подвергается более 10% радиоактивных изотопов.

2. Бета-распад. Ряд естественных и искусственных радиоактивных изотопов претерпевают распад с испусканием электронов или позитронов.

а) Электронный бета-распад. характерен как для естественных, так и для искусственных радионуклидов, которые имеют излишек нейтронов (т.е. в основном для тяжелых радиоактивных изотопов). Электронному бета-распаду подвергается около 46% всех радиоактивных изотопов. При этом один из нейтронов превращается в протон, а ядро испускает электрон и антинейтрино. Заряд ядра и соответственно атомный номер элемента при этом увеличивается на единицу, а массовое число остается без изменения.АZХ → АZ+1У + е- + v-; 24194Pu→24195Am+e-+v-; 6429Cu→6430Zn+e-+v-; 4019K→4020Ca+e-+v-

При испускании β-частиц ядра атомов могут находиться в возбужденном состоянии, когда в дочернем ядре обнаруживается избыток энергии, которая не захвачена корпускулярными частицами. Этот излишек энергии высвечивается в виде гамма-квантов.

13755Cs →13756 Ва+е-+v-+γ изл.б) Позитронный бета-распад. Наблюдается у некоторых искусственных радиоактивных изотопов, у которых в ядре имеется излишек протонов. Он характерен для 11% радиоактивных изотопов, находящихся в первой половине таблицы Д.И. Менделеева (ZAZX→AZ-1У+е++v+; 3015P→3014Si+e++v+; 6429Cu 6428Ni+e++v+Позитрон, вылетев из ядра, срывает с оболочки атома «лишний» электрон или взаимодействует со свободным электроном, образуя пару «позитрон – электрон», которая мгновенно превращается в два гамма-кванта с энергией, эквивалентной массе частиц (е и е). Процесс превращения пары «позитрон – электрон» в два гамма-кванта получил название аннигиляции (уничтожения), а возникающее электромагнитное излучение – аннигиляционного. В данном случае происходит превращение одной формы материи (частиц вещества) в другую – гамма-фотоны.

в) Электронный захват. Это такой вид радиоактивного превращения, когда ядро атома захватывает электрон из ближайшего к ядру энергетического К-уровня (электронный К-захват) или реже в 100 раз – из L уровня. В результате один из протонов ядра нейтрализуется электроном, превращаясь в нейтрон. Порядковый номер нового ядра становится на единицу меньше, а массовое число не изменяется. Ядро испускает антинейтрино. Освободившееся место, которое занимал в К или L – уровне захваченный электрон, заполняется электроном из более удаленных от ядра энергетических уровней. Избыток энергии, освободившийся при таком переходе, испускается атомом в виде характеристического рентгеновского излучения.

AZХ + е- → AZ-1У + v- + рентгеновское излучение

4019К + е- → 40 18Аr + v-+ рентгеновское излучение

6429Сu + е- → 6428Ni+v- + рентгеновское излучение

Электронный К-захват характерен для 25% всех радиоактивных ядер, но в основном для искусственных радиоактивных изотопов, расположенных в другой половине таблицы Д.И.Менделеева и имеющих излишек протонов (Z = 45 – 105). Только три естественных элемента претерпевают К-захват: калий-40, лантан-139, лютеций-176 (4019K, 13957La, 17671Lu).

Некоторые ядра могут распадаться двумя или тремя способами : путем альфа- и бета-распада и К-захвата.

Калий–40 подвергается, как уже отмечалось, электронному распаду – 88%, и К-захвату – 12%. Медь–64 (6428Сu) превращается в никель (позитронный распад – 19%, К-захват – 42%; электронный распад – 39%).

3. Испускание γ-излучения не является видом радиоактивного распада (при этом не происходит превращение элементов), а представляет собой поток электромагнитных волн, возникающих при альфа- и бета –распаде ядер атомов (как естественных, так и искусственных радиоактивных изотопов), когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета- частицей). Этот избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов.13153I→13154Xe + e- +v- +2γ кванта; 22688Ra→42He + 22286Rn + γ квант.

4. Протонная радиоактивность – испускание протона из ядра в основном состоянии. Этот процесс может наблюдаться у искусственно полученных ядер с большим дефицитом нейтронов

лютеций-151 (15171Lu) – в нем на 24 нейтрона меньше, чем в стабильном изотопе 17571Lu.1.6. Ядерные и термоядерные реакции

Ядерные реакции – это превращение ядер атомов, вызванные воздействием на них элементарных частиц или других ядер. Так под действием нейтронов происходит самопроизвольное (спонтанное) деление ядер радиоактивных элементов с большими атомными массами (урана-235, тория-232, протактиния-231, плутония-239). Ядра урана-235 и плутония-239 делятся нейтронами любых энергий, но особенно хорошо медленными нейтронами. Ядра урана-238 делятся только быстрыми нейтронами (с энергиями, не меньшими 1 МэВ). Деление тяжелых ядер может быть вызвано и другими частицами – протонами, дейдронами, альфа-частицами. При делении ядер урана-235 образуются осколки деления, которые представляют собой ядра элементов со средними массовыми числами в соотношении 2:3, а также свободные нейтроны (2-3) и γ-излучение. При этом выделяется значительная энергия (= 200 МэВ). Всего образуется около 80 различных осколков, которые разлетаются со скоростью, равной скорости света.

23592U + 10n→14055Cs + 9437Rb + 2 10n; 23592U + 10n→14054Xe + 9438Sr + 210n

23592U + 10n→14456Ba + 8936Kr + 3 10n

Полученные осколки притерпевают ядерные превращения, в основном бета-распад

14054Xe → 14055Sr →14056Ba→14057La→14058Ce (стабильный)9437Rb→9438Sr→9439Y→9440Zn (стабильный)

Каждый из 2-3 образовавшихся при делении ядер урана нейтронов способен вызвать новый акт деления и т.д. Количество нейтронов нарастает в геометрической прогрессии - возникает ценная реакция деления, приобретающая взрывной характер.

Цепная реакция деления может начаться и происходить, если масса урана-235 достигает определенной величины. Наименьшее количество вещества, в котором возможна цепная ядерная реакция деления называется критической массой. Для урана-235 – это десятки кг, для урана-233 – 5-6 кг, для калифорния – около 1г. На этом основано устройство атомной бомбы. Ядерный заряд такой бомбы представляет 2 куска урана-235 или плутония-239 с докритической массой. При взрыве обычного взрывчатого вещества обе части соединяются, давая сверхкритическую массу. В земной атмосфере всегда имеется некоторое количество нейтронов за счет космических лучей. Их достаточно для начала реакции деления и запуска цепной реакции взрывного характера. Всего смесь продуктов деления содержит более 200 изотопов 36 элементов (большинство из них с небольшими периодами полураспада).

При использовании цепной реакции деления в ядерных реакторах создаются такие условия, что только один из нейтронов, образующихся при делении урана, будет вызывать акт деления. Количество делящихся в каждый момент ядер будет примерно одинаковым и количество выделяющейся энергии будет поддерживаться на каком-то определенном уровне, и выделяющееся тепло может быть использовано для получения электроэнергии (1г урана дает такое же количество энергии, как 2,5т угля). На этом основана работа атомных электростанций.

Термоядерные реакции. Кроме процесса деления тяжелых ядер, существует и другой способ получения энергии – синтез тяжелых ядер из более легких. Такие реакции протекают при очень высоких температурах (многие миллионы градусов) поэтому их называют термоядерными. При такой температуре кинетическая энергия ядер достаточна для преодоления их кулоновских сил отталкивания. В этих условиях ядра легких элементов, двигаясь с высокой кинетической энергией, будут сближаться на очень малые расстояния – порядка 10-15 м и объединяться в ядра более тяжелых элементов. Примером таких реакций является синтез ядер гелия из ядер дейтерия и трития.21Н+21Н→32Не+10n; 31H+21Н→42He+10n; 21Н+21Н→31H+11р;

32Не+32Не→42He+211рВ приведенных реакциях выделение энергии, рассчитанное на один нуклон, превышает выделение энергии при реакциях деления тяжёлых ядер.

На основе реакции синтеза ядер гелия из ядер дейтерия и трития основано действие водородной бомбы. Необходимая для начала этой реакции температура обеспечивается взрывом атомной бомбы, которая выполняет роль своеобразного запала. В водородной бомбе термоядерная реакция носит неконтролируемый характер. Осуществить управляемую термоядерную реакцию пока не удается.1.7. Период полураспада радионуклидов.

Закон радиоактивного распада

Для характеристики скорости распада радиоактивных элементов использую особую величину – период полураспада. Для каждого радиоактивного изотопа существует определенный интервал времени, в течение которого активность снижается в два раза. Этот интервал времени и носит название период полураспада.

Период полураспада (Т½) – это время, в течении которого распадается половина исходного количества радиоактивных ядер. Период полураспада – величина строго индивидуальная для каждого радиоизотопа. У одного и того же элемента могут быть изотопы с разными периодами полураспада. Имеются изотопы с периодом полураспада от долей секунды до миллиардов лет (от 3х10-7 с до 5х1015 лет). Так для полония-214 Т½ равен 1,6·10-4 с, для кадмия-113 - 9,3х1015 лет. Радиоактивные элементы подразделяются на короткоживущие (период полураспада исчисляется часами и днями) – родон-220 – 54,5с, висмут-214 – 19,7мин, иттрий-90 – 64 часа, стронций - 89 - 50,5 дня и долгоживущие (период полураспада исчисляется годами) – радий-226 – 1600 лет, плутоний-239 – 24390 лет, рений-187 – 5х1010 лет, калий-40 – 1,32х109 лет.

Из элементов, выброшенных при аварии на ЧАЭС, отметим периоды полураспада следующих элементов: йод-131 - 8,05 дня, цезий-137 - 30 лет, стронций-90 - 29,12 лет, плутоний-241 - 14,4 года, америций-241 - 432 года.

Для каждого радиоактивного изотопа средняя скорость распада его ядер постоянная, неизменная и характерная только для данного изотопа. Количество радиоактивных атомов какого-либо элемента, распадающихся за промежуток времени пропорционально общему количеству имеющихся радиоактивных атомов.

dN = - Ndt

где dN- количество распадающихся ядер,

dt - промежуток времени,

N - количество имеющихся ядер,

- - коэффициент пропорциональности (постоянная радиоактивного распада).

Постоянная радиоактивного распада показывает вероятность распада атомов радиоактивного вещества в единицу времени, характеризует долю атомов данного радионуклида, распадающихся в единицу времени, т.е. попостоянная радиоактивного распада характеризует относительную скорость распада ядер данного радионуклида. Знак минус (- ) показывает, что количество радиоактивных ядер убывает со временем. Постоянную распада выражают в обратных единицах времени: с-1, мин-1 и т.д. Величину, обратную постоянной распада (r=1/), называют средней продолжительностью жизни ядра.

Таким образом, закон радиоактивного распада устанавливает, что за единицу времени распадается всегда одна и та же доля нераспавшихся ядер данного радионуклида. Математический закон радиоактивного распада можно показать в виде формулы: λt

Nt = No х е-λt

где Nt- количество радиоактивных ядер, остающихся по окончании времени t,

No-исходное количество радиоактивных ядер в момент времени t,

е – основание натуральных логорифмов (=2,72) ,

-- постоянная радиоактивного распада.

  1. промежуток времени (равен t-to).
Т.е. число нераспавшихся ядер убывает со временем по экспоненте. По этой формуле можно рассчитать число нераспавшихся атомов в данный момент времени. Для характеристики скорости распада радиоактивных элементов на практике вместо постоянной распада пользуются периодом полураспада.

Особенность радиоактивного распада в том, что ядра одного и того же элемента распадаются не все сразу, а постепенно, в различное время. Момент распада каждого ядра не может быть предсказан заранее. Поэтому распад любого радиоактивного элемента подчиняется статистическим закономерностям, носит вероятностный характер и может быть математически определен для большого количества радиоактивных атомов. Иными словами, распад ядер происходит неравномерно – то большими, то меньшими порциями. Из этого следует практический вывод, что при одном и том же времени измерения числа импульсов от радиоактивного препарата мы можем получить разные значения. Следовательно, для получения верных данных необходимо измерения одной и той же пробы проводить не один, а несколько раз, и чем больше, тем точнее будут результаты.

topuch.ru

Понятие о радиоактивном распаде химических элементов

Радиоактивный распад - самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в ядра других химических элементов, сопровождающееся излучением.

Существует несколько видов радиоактивного распада:

· ?-распад (радиоактивный распад ядер атомов, сопровождающееся выделением ?-частиц), которые являются ядрами атомов гелия;

· ?-распад (радиоактивный распад ядер атомов, сопровождающееся испусканием ?-частиц), которые являются электронами;

· ?-распад - распад атомных ядер, сопровождающееся выделением ?-частиц (электромагнитных волн).

Устойчивость каждого радиоактивного изотопа характеризуется периодом полураспада, то есть промежуток времени, в течение которого распадается половина исходного количества данного радиоактивного изотопа. Период полураспада обозначают или. Для различных элементов период полураспада может изменяться от миллионных долей секунды до миллиардов лет. Например, период полураспада Полония 218Po равно три минуты, Радуюсь 226Ra - тысяча шестьсот двадцать лет, Урана 238U - почти четыре с половиной миллиарда лет. Величина периода полураспада радионуклидов - неустойчивых радиоактивных изотопов - меняется для большинства изотопов от 30 секунд до 10 дней.

Радиоактивное излучение (радиация) опасно тем, что оно невидимым, не имеет ни запаха, ни вкуса, поэтому человек его никак не ощущает. Однако радиоактивное излучение, особенно ?-излучения, имеет значительную проникающую способность. При попадании внутрь живых организмов, радиация вызывает ионизацию молекул биологической системы, разрушает клеточные мембраны, поражает клетки костного мозга и прочее. Это приводит к нарушению иммунной системы, снижению способности организма противостоять различным болезням. Чтобы уменьшить воздействие радиации на организм человека, нельзя применять продукты питания и питьевую воду, загрязненные радионуклидами, чаще применять в пищу продукты, способные поглощать и «выводить» радионуклиды из организма, а именно яблоки, лимоны, содержащие пектины.

Радиоактивные изотопы применяют в медицине для установления диагноза и лечения некоторых болезней. Для диагностики раковых опухолей используют препараты, в молекулах которых находятся атомы радиоактивных элементов, поглощаемых тканью опухоли. Затем определяют место локализации радиоактивного элемента в организме и нахождение опухоли. Например, для диагностики раковых опухолей применяют раствор натрий ортофосфата, обозначенный 32P.

worldofscience.ru