Радіоактивність

Відео: Явище радіоактивності (1977)

радіоактивність (Від лат. Radio - «випромінюю» radius - «промінь» і activus - «дієвий») - явище спонтанного перетворення нестійкого ізотопу хімічного елемента в інший ізотоп (зазвичай іншого елемента) (Радіоактивний розпад) шляхом випромінювання гамма-квантів, елементарних частинок або ядерних фрагментів.
Символ, який використовується для позначення радіоактивних матеріалів Радіоактивність відкрив в 1896 р Антуан Анрі Беккерель. Сталося це випадково. Учений працював з солями урану і загорнув свої зразки разом з фотопластинки в непрозорий матеріал. Фотоплатівки виявилися запаленими, хоча доступу світла до них не було. Беккерель зробив висновок про невидиме оку випромінювання солей урану. Він досліджував це випромінювання і встановив, що інтенсивність випромінювання визначається тільки кількістю урану в препараті і абсолютно не залежить від того, в які з`єднання він входить. Тобто це властивість притаманне не сполукам, а хімічному елементу урану.
У 1898 р П`єр Кюрі і Марія Склодовська-Кюрі відкрили випромінювання торію, пізніше були відкриті полоній і радій. в 1903 році подружжю Кюрі було присуджено Нобелівську премію. На сьогодні відомо близько 40 природних елементів, що володіють радіоактивністю.
Встановлено, що всі хімічні елементи з порядковим номером, більшим 83 - радіоактивні.
природна радіоактивність - спонтанний розпад ядер елементів, що зустрічаються в природі.
штучна радіоактивність - спонтанний розпад ядер елементів, отриманих штучним шляхом, через відповідні ядерні реакції.
Ернест Резерфорд експериментально встановив (1899), що солі урану випромінюють 3 типу променів, які по-різному відхиляються в магнітному полі:
Спектри? -і? -випромінювання переривчасті ( «дискретні»), а спектр? -випромінювання - безперервний.
?-розпад
Беккерель довів, що? -лучи є потоком електронів. ? -розпад - прояв слабкої взаємодії.
?-розпад - внутрішньонуклонній процес, тобто відбувається перетворення нейтрона в протон з вильотом електрона і антинейтрино з ядра:

+ ?.

приклад:

+ ?.



Після? Розпаду атомний номер елемента міняється і він зміщується на одну клітку в таблиці Менделєєва.
?-розпад
?-розпадом називають мимовільний розпад атомного ядра на ядро-продукт і? -частинок (ядро атома ).
?-розпад є властивістю важких ядер з масовим числом А gt; = 200. Усередині таких ядер за рахунок властивості насичення ядерних сил утворюються відособлення?-частинки, що складаються з двох протонів і двох нейтронів. Утворена таким чином? -частинка сильніше відчуває кулоновское відштовхування від інших протонів ядра, ніж окремі протони. Одночасно на? -частинок менше впливає ядерне міжнуклонне тяжіння за рахунок сильної взаємодії, ніж на інші нуклонів.
Правило зміщення Содді для? Розпаду:

.

приклад:

.

В результаті? Розпаду елемент зміщується на 2 клітини до початку таблиці Менделєєва. Дочірнє ядро, що утворилося в результаті? Розпаду, зазвичай також виявляється радіоактивним і через деякий час теж розпадається. Процес радіоактивного розпаду відбуватиметься доти, поки не з`явиться стабільне, тобто нерадіоактивні ядро, яким частіше за все є ядра свинцю або вісмуту.
?-розпад
Гамма промені це електромагнітні хвилі з довжиною хвилі, менше розміри атома. Вони утворюються зазвичай при переході ядра атома із збудженого стану в основний стан. При цьому кількість нейтронів або протонів в ядрі не змінюється, а значить ядро залишається тим самим елементом. Однак випромінювання гамма-променів може супроводжувати і інші ядерні реакції.


При радіоактивному розпаді відбуваються перетворення ядер атомів. Енергії частинок, які при цьому утворюються, набагато більше енергії, що виділяються в типових хімічних реакціях. Тому ці процеси практично не залежать від хімічного оточення атома і від сполук, в які цей атом входить. Радіоактивний розпад відбувається спонтанно. Це означає, що неможливо визначити момент, коли розпадеться ту чи іншу ядро. Однак для кожного типу розпаду є характерний час, за який розпадається половина всіх радіоактивних ядер. Це час називається періодом напіврозпаду. Для різних радіоактивних ізотопів період напіврозпаду може лежати в дуже широких межах - від наносекунд до мільйонів років. Ізотопи з малим періодом напіврозпаду дуже радіоактивні, але швидко зникають. Ізотопи з великим періодом напіврозпаду слабо радіоактивні, але ця радіоактивність зберігається дуже довгий час.



Детектування радіоактивних випромінювання грунтується на його дії на речовину, зокрема її іонізації. Історично вперше радіація була зареєстрована завдяки почорніння облученной фотопластинки. Фотоемульсії, в яких під дією радіації відбуваються хімічні реакції, до сих пір залишаються одним з методів детектування. Інший принцип детектування використовується в лічильниках Гейгера - виникнення несамостійного електричного розряду в опроміненому газі. Дозиметри, які реєструють не окремі акти прольоту швидкої зарядженої частинки, часто використовують зміна властивостей, наприклад провідності, опроміненого матеріалу
Радіоктівність залежить від кількості нестабільних ізотопів і часу їх життя. Система СІ визначає одиницею виміру активності Беккерель - така кількість радіоактивної речовини, в якій за секунду відбувається один акт розпаду. Практично ця величина не дуже зручна, тому частіше використовують позасистемні одиниці - Кюрі. Іноді вживається одиниця Резерфорд.
Щодо впливу радіоактивного випромінювання на опромінені речовини, то використовуються ті ж одиниці, що і для рентгенівського випромінювання. Одиницею виміру дози поглиненого йонізуючого випромінювання в системі Сі є Грей - така доза, при якій в кілограмі речовини виділяється один Джоуль енергії. Одиницею біологічної дії опромінення в системі СІ є Зіверт. Позасистемна одиниця виділеної при опроміненні енергії - рад.
Така одиниця, як рентген є мірою не виділеної енергії, а іонізації речовини при радіоактивному опроміненні. Для вімірювавння біологічно дії опромінення використовується біологічний еквівалент рентгена - бер.
Для характеристики інтенсивності опромінення використовують одиниці, що описують швидкість набору дози, наприклад, рентген на годину.
Радіоактивне опромінення призводить до значного пошкодження тканини. Іонізація хімічних речовин в біологічній тканині створює можливість хімічних реакцій, які невластиві для біологічних процесів, і до утворення шкідливих речовин. Пошкодження радіацією ДНК викликає мутації. Робота з радіоактивними речовинами вимагає ретельного дотримання правил техніки безпеки. Радіоактивні речовини позначаються спеціальним символом, наведеним у верхній частині сторінки.
Радіоактивні речовини зберігаються в спеціальних контейнерах, сконструйованих таким чином, щоб поглинати радіоактивне випромінювання. Великою проблемою є поховання радіоактивних відходів атомної енергетики.
Радіоактивні речовини можна використовувати для отримання енергії в умовах, коли інші джерела енергії недоступні, наприклад, на космічних апаратах, призначених для польотів у віддалених планет Сонячної системи. Енергія, що виділяється при радіоактивному розпаді в таких пристроях може бути перетворена в електричну за допомогою термоелементів.
У медицині радіоактивне опромінення використовується при лікуванні деяких форм раку, розраховуючи на те, що ракові клітини, які швидко діляться, чутливі до опромінення, а тому вражатімуться швидше.
Метод мічених атомів дозволяє провести аналіз обміну речовин в організмі і допомагає при діагностиці захворювань.
Датування за радіоактивними ізотопами допомагає встановити вік предметів і порід і застосовується в геології, археології, палеонтології.
Радіоактивність і радіоактивні речовини також широко використовуються в різних галузях наукових досліджень.
Всі види радіоактивних випромінювань, що супроводжують радіоактивність, називають йонізуючого випромінюваннями. Йонізуючого випромінювання - процес збудження і іонізації атомів речовини при проходженні через них гамма-квантів і часток, що утворилися внаслідок? -і? Розпаду. При проходженні, наприклад, гамма-квантів крізь речовину, кванти перетворюються на пару електрон-позитрон за умови, що енергія гамма-кванта перевищує енергію цих двох частинок (gt; 1 МеВ). ? Частинки швидко втрачають всю енергію, оскільки збуджують все атоми, які зустрічаються на їх шляху (1-10 см на повітрі, 0,01-0,2 мм в рідинах). ? Частинки менш ефективно взаємодіють з речовинами (2-3 м на повітрі, 1-10 мм в рідинах). ? -кванти мають найбільшу проникаючу здатність. Нейтрони, що не мають електричного заряду, безпосередньо не йонізують атоми. Однак в результаті взаємодії нейтронів з ядрами виникають швидкі заряджені частинки і гамма-кванти, які є йонізуючого частинками. При тривалому перебуванню людини в зоні радіоактивного випромінювання відбувається іонізацію та збудження її клітин. В результаті клітини вступають в нові хімічні реакції і утворюють нові хімічні речовини, що порушують нормальне функціонування організму. Мірою дії йонізуючого випромінювань є поглинена доза випромінювання (Грей), рівний відношенню переданої йонізуючого випромінюваннями енергії до маси речовини (D = E / m). Потужність дози випромінювання вимірюється відношення поглиненої дози випромінювання до часу (Pв = D / t). Радіоактивне випромінювання використовують при рентгенологічному обстеженні.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!