Радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атамаў. Гісторыя адкрыцця, досведы, віды радыеактыўнасці

Пасля таго як быў адкрыты перыядычны закон, доўгі час для навукоўцаў заставалася зусім незразумелым адно пытанне. Чаму ўласцівасці хімічных рэчываў залежаць ад іх атамнай масы? Даследчыкі не маглі зразумець самой прычыны перыядычнасці. Ім трэба было разабрацца з фізічным законам, ляжалі ў аснове перыядычнай сістэмы.

Плод чалавечых рук або натуральная з'ява?

З'ява радыяцыі на самай справе існавала заўсёды. Людзі з самага пачатку сваёй гісторыі жылі ў асяродку так званага натуральнага радыеактыўнага поля. Але радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атама стала вядомым феноменам толькі ў пачатку 20-га стагоддзя.

З космасу да зямной паверхні даходзіць частка іанізуючага выпраменьвання. Людзі таксама апрамяняюць ад тых крыніц, якія ўтрымліваюцца ў нетрах Зямлі і ў карысных выкапняў. Нават у складзе чалавечага цела знаходзяцца тыя рэчывы, якія прынята называць радыёнуклідамі. Але да канца 19-га стагоддзя пра ўсё гэта навукоўцы маглі толькі здагадвацца.

Няведанне аб радыеактыўнасці

Радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атамаў была невядомая звычайным гарнякам. Напрыклад, у 16-м стагоддзі на свінцовых капальнях у Аўстрыі ад так званай горнай хваробы шахцёры гінулі масава ва ўзросце ўсяго толькі 30-40 гадоў. Мясцовыя жанчыны выходзілі замуж па некалькі разоў, так як смяротнасць шахцёраў перавышала ўзровень смяротнасці простага насельніцтва больш чым у 50 разоў. Тады аб такім прыёме, як вымярэнне радыеактыўнасці, яшчэ не ведалі. Людзі нават не маглі меркаваць, што ў свінцовых рудах можа ўтрымлівацца небяспечны ўран. Толькі ў 1879 годзе мэдыкі даведаліся, што «горная хвароба» - гэта на самай справе рак лёгкіх.

Адкрыццё радыеактыўных працэсаў Бекерэлем

У канцы 19-га стагоддзя былі здзейснены даследаванні, у выніку якіх радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атамаў стала відавочнай для грамадства. У 1896 году даследчык А. А. Бекерэль вызначыў, што змяшчаюць уран рэчывы могуць асвятляць фотапласцінку ў цемры. Пазней навукоўцу атрымалася высветліць, што такой уласцівасцю валодае не толькі ўран. Далей польскі хімік Марыя Склодовская-Кюры разам са сваім мужам П'ерам Кюры адкрылі два новых радыенукліду: палоній і радый.

Сам вопыт бекерэляў быў даволі простым. Ён браў солі ўрану, заварочвалі іх у тканіну цёмнага колеру і потым выстаўляў на сонца, каб паглядзець, якім чынам назапашаная гэтым рэчывам энергія будзе переизлучаться. Але аднойчы вучоны заўважыў, што фотапласцінку пачынае свяціцца нават тады, калі солі ўрану не былi выстаўлены на сонца. Гэта і прывяло да таго, што была адкрыта радыеактыўнасць. Бекерэль назваў невядомыя прамяні Х-прамянямі (па аналогіі з назвай рэнтгенаўскіх).

досведы Рэзерфорда

Далей радыеактыўнасць захапіўся англійская вучоны Эрнэст Радэрфорд. У 1899 годзе ім быў праведзены эксперымент па вывучэнні дадзенай з'явы. Заключаўся ён у наступным. Вучоны браў соль ўрану і змяшчаў у цыліндр, зроблены з свінцу. Праз вузкае адтуліну паток альфа-часціц трапляў на фотапласцінку, якая знаходзіцца зверху. У пачатку эксперыментаў Радэрфорд не выкарыстоўваў электрамагнітную пласціну.

Таму фотапласцінку, як і ў папярэдніх эксперыментах, засвечваюцца ў адной і той жа кропцы. Затым Радэрфорд пачаў падключаць магнітнае поле. Пры яго малым значэнні прамень пачаў падзяляцца напалам. Калі ж магнітнае поле павялічвалася яшчэ больш, на пласцінцы з'яўлялася цёмная пляма. Такім чынам былі адкрыты розныя віды радыеактыўнасці: альфа-, бэта-і гама-выпраменьванне.

Высновы, якія рушылі з даследаванняў

Пасля ўсіх гэтых доследаў і стала вядомай радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атамаў. Бо аказалася, што менавіта працэсы ўнутры ядра атама прыводзяць да падобнага выпраменьвання. Тут дарэчы ўспомніць, што з часоў Старажытнай Грэцыі атам лічыўся непадзельнай часціцай светабудовы. Само слова «атам" азначала "непадзельны". У выніку даследаванняў навукоўцаў людзі даведаліся пра самаадвольным электрамагнітным выпраменьванні, а таксама аб новых часціцах атамаў - настолькі сур'ёзны крок наперад зрабіла фізіка. Радыеактыўнасць, якая была адкрыта свяціламі навукі на світанку новага стагоддзя, даказала, што атам у рэчаіснасці дзеліцца на часткі.

будова атама

Эксперыментальнымі даследаваннямі было пацверджана, што атам мае складаную будову. Ён складаецца з ядра і адмоўна зараджаных электронаў. У 1932 году айчыннымі даследчыкамі Д. Іваненка і Е. Гапон, а таксама незалежна ад іх нямецкім фізікам Гейзенбергам была прапанаваная мадэль будовы атама, названая пратонна-нейтроннай. Згодна з гэтай канцэпцыі, атам складаецца з часціц, якія завуцца пратонамі і нейтронах. Яны аб'яднаны ў агульную групу нуклонов.

Практычна ўся маса атама знаходзіцца ў яго ядры. Пратоны, нейтроны і электроны ўтвараюць сабой катэгорыю элементарных часціц. У выніку эксперыментальных даследавання было ўстаноўлена, што парадкавы нумар рэчывы ў перыядычнай сістэме элементаў роўны зараду яго ядра.

ўласцівасці радыенуклідаў

Каб зразумець, што ўяўляе сабой радыеактыўнасць і якім чынам яна звязана з будовай ядра атама, неабходна асвоіць некалькі простых тэрмінаў. Напрыклад, радыёнуклідамі зараз называюць радыеактыўныя ізатопы. Яны адрозніваюцца ад нестабільных тым, што маюць розны перыяд паўраспаду.

Радыеактыўныя ізатопы, ператвараючыся ў іншыя ізатопы, становяцца крыніцамі іанізуючага выпраменьвання. Розныя радыёнукліды валодаюць рознай ступенню нестабільнасці. Некаторыя могуць распадацца на працягу сотняў і тысяч гадоў. Такія радыёнукліды называюць даўгавечнымі. У якасці прыкладу могуць служыць усё ізатопы ўрану. Кароткачасовых радыёнукліды, насупраць, распадаюцца вельмі хутка: на працягу секунд, хвілін ці месяцаў.

У чым вымяраюць радыеактыўнасць?

Адзінка радыеактыўнасці - гэта 1 Бекерэль. Калі ў адну секунду адбываецца адзін распад, то кажуць аб тым, што актыўнасць таго ці іншага ізатопа роўная аднаму бекерэляў. Актыўнасць - гэта тая велічыня, якая дазваляе ацаніць магутнасць распаду арыфметычна. Раней навукоўцамі ўжывалася іншая адзінка радыеактыўнасці - Кюры. Суадносіны паміж імі наступнае: на 1 Кі прыходзіцца 37 млрд Бк.

Пры гэтым неабходна адрозніваць актыўнасць рознага колькасці рэчыва, да прыкладу 1 кг і 1 мг. Актыўнасць пэўнага колькасці рэчыва ў навуцы прынята называць удзельнай актыўнасцю. Гэтая велічыня зваротна прапарцыйная перыяду паўраспаду.

небяспека радыеактыўнасці

Радыеактыўнасць як сведчанне складанага будынка атамаў стала лічыцца адным з самых небяспечных феноменаў. Даведаўшыся больш аб гэтай з'яве, людзі сталі небеспадстаўна баяцца яго наступстваў. Шмат у каго склалася ўражанне, што найбольшую пагрозу можа несці гама-выпраменьванне. Але гэта не зусім так, па меншай меры, яно не пагражае жыцця. Апрамяненне радыяцыяй значна больш небяспечны ў сувязі з яго пранікальнай здольнасцю. Вядома, у гама-прамянёў гэты паказчык вышэй, чым, да прыкладу, у бэта-прамянёў. Але небяспека вызначаецца не гэтым паказчыкам, а дозай.

Адна і тая ж доза можа быць бяспечнай для чалавека з адной масай цела і небяспечнай для іншага. Ўздзеянне іанізуючага выпраменьвання вызначаецца пры дапамозе паказчыка паглынутай дозы. Але нават гэтага недастаткова для ацэнкі шкоды. Бо не кожнае выпраменьванне з'яўляецца аднолькава небяспечным. Каэфіцыент небяспекі выпраменьвання называецца узважваюць. Адзінка радыеактыўнасці, якая выкарыстоўваецца для ацэнкі дозы апраменьвання з узважваюць каэфіцыентам, называецца зіверты.