Radioaktivitás - Collier Encyclopedia - Enciklopédia és Szótár
A radioaktivitást spontán átalakulnak atomok egyik eleme atomokra más elemek kíséretében a kibocsátott részecskék és kemény elektromágneses sugárzást. Történelmi háttér. Becquerel. 1896 tavaszán a francia fizikus A.Bekkerel egy sor tudósít a felfedezés, egy új típusú sugárzás is (később radioaktív), amely által kibocsátott urán-sók. Mint a nyílt néhány hónapig, mielőtt az X-sugarak, de volt átütő ereje, világít, árnyékolt fekete papírra fényképészeti lemez és ionizálja a környező levegőt. Hipotézis, amely oda vezetett, hogy a radioaktivitás felfedezéséért Becquerel jött befolyása alatt röntgen vizsgálatok. Mivel a generációs X-sugarak figyeltek foszforeszcencia ray cső üvegfalak, Becquerel feltételezésünk szerint bármilyen, foszforeszcens lumineszcencia kíséri a kibocsátott X-sugarak. A hipotézis, letette különböző foszforeszkáló anyag a becsomagolt fényképészeti lemez fekete papír és van egy nem várt eredmény: a megvilágított volt az egyetlen lap, amely érintkezik a kristály urán sót. Számos kontroll kísérletek azt mutatták, hogy az ok a kitettség nem volt foszforeszkáló, nevezetesen az urán, ő lehet bármilyen kémiai vegyületek. sugárzás tulajdonságából adódóan okoz ionizáció a levegő megengedett együtt fényképészeti eljárás rögzítése sokkal kényelmesebb módja Electric, ami nagyban felgyorsította a kutatási folyamat.
Curie. Az elektromos módszerrel, G. Schmidt és M. Curie 1898-ban a tórium talált radioaktivitás elem. A következő évben Debierne felfedezte a radioaktív elem aktínium. Elindított házastársak P. és M.Kyuri szisztematikus keresést az új radioaktív anyagok és tulajdonságainak tanulmányozására a kibocsátási megerősítette Becquerel kitalálni, hogy a radioaktivitás a uránvegyületet arányos a számot tartalmazott az urán atomok. A vizsgált ásványok, ez a minta volt, törött csak a gyantát uránérc (uránszurokérc), amely négyszer aktívabb, mint a megfelelő mennyiségű tiszta urán. Curie következtetésre jutott, hogy a uránszurokérc tartalmaznia kell egy nagyon ismeretlen elem. Követően alapos uránszurokérc kémiai komponensekre történő elválasztás, felfedezték a rádium, kémiai tulajdonságai hasonlóak a bárium, és polónium, amely megkülönböztetett bizmut.
Rutherford. További vizsgálatok során a radioaktivitás vezető szerepet egyértelműen Rutherford. Összpontosítva a tanulmány ezt a jelenséget, megalapította a természet radioaktív átalakulások és a kísérő sugárzás.
A kibocsátási radioaktív anyagok. Természetes radioaktív elemek bocsátanak ki három típusú sugárzás: alfa, béta és gamma. 1899-ben, Rutherford azonosított az alfa- és béta-sugárzás; Egy évvel később megnyitott P.Viyar gamma sugárzás.
Alfa sugárzás. A levegő atmoszférikus nyomáson, alfa sugárzás legyőzi csak egy kis távolság, általában a 2,5 és 7,5 cm-es. A vákuum elektromos és mágneses mezők észrevehetően eltérítse az eredeti pályáját. A irányát és nagyságát eltérések azt jelzik, hogy az alfa-sugárzás - áramban pozitívan töltött részecskéket, amelyekre a töltés tömeg arány (E / M) pontosan megfelel a kétszer atom ionizált hélium (He ++). Ezek az adatok és az eredményeket a spektroszkópiai vizsgálatok gyűjtött alfa-részecskéket hagyjuk Rutherford arra következtetni, hogy azok a magok hélium atomok.
Béta-sugárzás. Ez a sugárzás nagyobb a átütő ereje, mint az alfa sugárzás. Ahogy alfa sugárzás, ez el van térítve a mágneses és elektromos mezők, de az ellenkező irányba, és több mint egy nagyobb távolságra. Ez azt jelzi, hogy a béta-sugárzás áramlási negatív töltésű kis tömegű részecskék. Kapcsolatban e / m Rutherford azonosított béta-részecskéket, mint a közönséges elektronok.
Gamma-sugárzás. Gamma-sugárzás hatol az anyag mélyebb, mint az alfa és a béta-sugárzás. Ez nem tér mágneses mezőben, és ezért nincs elektromos töltése. Gamma-sugarak azonosítottak, mint egy merev (azaz, amelynek nagyon nagy energiájú) az elektromágneses sugárzás. Szétválasztása a radioaktív sugárzás a mágneses mező a alfa-, béta- és gamma-sugarak vázlatosan mutatjuk.
RENDSZER kísérletek bemutatják az eltérés a különböző típusú sugárzás egy mágneses mezőben.
Az elmélet a radioaktív bomlás. Alatt sugárkibocsátás anyagot alávetik több változás. Például, a rádium emissziós kíséretében megjelenése radon gáz ( „kisugárzása”). Másfelől, a radon pusztuló levelek radioaktív lerakódások a falakon a tartályban. Összegyűjtötte a bomlási rádiumemanáció elveszíti a fele az eredeti aktivitás körülbelül 4 nap. Ezek és más nem zárkóznak a értelmezését a kísérleti tények magyarázata lehet az elmélet a radioaktív bomlás atomok, által javasolt Rutherford és Soddy 1903-ban, valamint az elmozdulás a szabályok megfogalmazott 1913 A.Rasselom és függetlenül csempe és Soddy. A lényege Rutherford és Soddy elmélet az, hogy van az átalakulás egy kémiai elem eredményeként radioaktív bomlás másik.
offset szabály. offset szabály meghatározza, hogy pontosan milyen átalakulás megy egy kémiai elem, kisugárzást radioaktivitást.
A kibocsátási alfa- és béta-részecskéket. offset szabály lehet magyarázni segítségével a nukleáris atom modell által javasolt Rutherford 1911 E modell szerint, a közepén az atom pozitív töltésű mag, amely tartalmazza a nagy részét a tömege az atom. Az elektronok keringenek a mag körül, a töltés, amely kompenzálja a pozitív töltésű atommag. Minden atom annak köszönhető, hogy az atomszáma Z, megfelelő sorszáma a periódusos és számszerűen egyenlő a nukleáris töltés, egységekben kifejezett elektron töltése. Egy alfa részecske Z = 2, és a tömegszám (kerekítve atomtömege) A = 4. Ha egy instabil atommag kibocsát egy béta-részecske, ennek Z növeljük, és a tömeg száma nem változik. Következésképpen, a radioaktív atomot alakítjuk a következő atom a periódusos rendszer érdekében. Amikor a kibocsátási alfa-részecskék és a Z egy újonnan képződött mag csökkenését 2 és 4 egység, illetve, és a gyermek atom tapasztalt megfelelő izotóp átalakítása „tolódott”, hogy a bal oldalon a periódusos a szülő elem.
Gamma-sugárzás. Orbital elektronok részesülő felesleges energiát lehet mozgatni a magasabb energiaszintet. Visszatérve az alapvető (normál) állapotban, hogy adja fel a felesleges energiát a fény, vagy az X-sugarak. A magok rendelkező atomok csoportja felesleges energiát is át a gerjesztett állapotban. Az ilyen gerjesztés gyakran tapasztalnak vázát során radioaktív transzformációk. Rátérve az alapállapotba, bocsátanak ki felesleges energia formájában gamma-sugarak. Különösen érdekes az a változata az összeomlás, amikor a radioaktív atommag egy hosszú élettartamú gerjesztett állapotba kerül. Ebben az esetben ugyanaz a magok (azonos értékeket Z és A) a különböző energia állapotok figyelhetők radioaktív bomlás az azonos típusú, de előfordulnak különböző sebességgel, mert néhány izgatott atommagok bomlása, és mások az alapállapotba. Ezt a jelenséget nevezzük nukleáris izoméria és izgatott, és normális magok nevezik izomerek.
Bomlási lánc. elmozdulás általában lehetővé teszik az átalakulás természetes radioaktív elemek és építeni hárman családfa, az ősei, amelyek urán-238, az urán-235 és a tórium-232. Minden család kezdődik a nagyon hosszú életű radioaktív elemet. Az urán család, például urán fejek a tömegszámú 238 és fél-élettartama 4,5 * 10 9 év (táblázat. 1 összhangban az eredeti nevét jelölik urán I).
1. táblázat.
Radioaktív családok URÁNBÁNYA
A felezési idő. A legfontosabb jellemzője a radioaktív atom élettartama. A törvény szerint a radioaktív bomlás, a valószínűsége, hogy egy adott ideig lesz az összeomlás egyetlen atom, egy állandó. Következésképpen száma bomlások előforduló minden második arányában atomok számának és a törvény, hogy írja le a folyamatot a dezintegráció, exponenciális. Ha a T idő esik a fele az eredeti mennyiségben radioaktív atomok, a másik fele az atomok során felbomlanak a következő időintervallumra ugyanolyan hosszú. Idő T a felezési ideje a radioaktív elem. Különböző elemek a felezési ideje több tízmilliárd évig milliomod másodperc vagy annál kevesebb.
Az urán család. A elemei az urán család vezethető legtöbb fent tárgyalt tulajdonságai radioaktív transzformációk. Például a harmadik családtag van magizomer. Az urán X2, kisugárzást béta-részecskéket alakítunk urán II (T = 1,14 perc). Ez megfelel a béta-bomlás a gerjesztett állapota protaktínium-234. Azonban, a 0,12% -ában gerjesztett protaktínium-234 (urán X2) bocsát ki gamma-kvantum és egy átmenetifém az alapállapotba (urán Z). Béta-bomlás urán Z, továbbá képződéséhez vezet urán II fordul elő 6,7 óra Radium C érdekes, hogy lehet szétesnek kétféleképpen. Emitting vagy alfa- vagy béta-részecske. Ezek a folyamatok versenyeznek egymással, de 99,96% a béta-bomlás következik be, hogy egy rádium C „A 0,04% C rádium bocsát ki alfa-részecskét, és átalakul a rádium C” (RAC „). Az viszont RaC „és rac„a kibocsátási alfa- és béta-részecskék, illetve alakulnak át D. rádiumizotópok. Tagjai között az urán család olyan, akinek atomok azonos atomszámú (azonos töltésű sejtmagok) és a különböző a tömegszáma. Ezek azonosak a kémiai tulajdonságait, de különböznek a természetben a radioaktivitást. Például, a rádium B, D és a rádium, rádium G, amelynek azonos az atomszáma, ólom 82, mint az ólom a kémiai viselkedést. Nyilvánvaló, hogy a kémiai tulajdonságok nem függ a tömegszám; Ők határozzák meg a szerkezet a elektronhéjak atomok (és így a Z). Másrészt, a tömeg száma döntő fontosságú a stabilitás nukleáris radioaktív tulajdonságai atom. Atomok azonos rendszámú és különböző tömegszámú izotópok nevezzük. Radioaktív izotópok az elemek már kinyitott Soddy 1913-ban, de hamarosan F.Aston tömegspektroszkópiás azt mutatta, hogy az izotópok stabilak és számos eleme.
Más természetes radioaktív elemek. Minden elemek a periódusos rendszerben a bizmut (azaz Z> 83), radioaktív. Mint az urán-238, az urán-235 hosszú életű és tórium-232 és aktínium rendre élén radioaktív tórium család. Természetes körülmények között vannak az urán, a tórium és lányuk radioaktív termékeket. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a felezési ideje az ősök családok, amelyek hasonlóak az a Föld korát, és ezek még nem teljesen összeomlott. Kémiai elemek atomszámai> 92 kapunk laboratóriumi eredményeként a nukleáris reakciók és között megtalálhatók a termonukleáris robbanás termékek, és ezek mind a radioaktív. A több fényt elemek kevés természetes radioaktivitás. A felezési idő annyira jó, hogy még mindig létezik a Földön jelentős mennyiségben. Radioaktív kálium-40 kibocsátásával béta-részecske alakul át stabil kalcium-40 (T RADIOAKTIVNOST10 9 év). Azonban ez lebomlik elektron-leválasztás és fordult argon-40. Béta aktivitás rubídium-87, törés (T RADIOAKTIVNOST6 × 10 10 év), bejut egy stabil stroncium-87. A természetben előforduló szamárium-152 - csak könnyebbek, mint a bizmut, egy radioaktív elem, amely bocsát ki alfa-részecskék. A felezési idő - 10 és 12 év közötti. Az elemek atomszámai 43, 61, 85 és 87, nem stabil izotópok, nem hosszú életű elődök, így azokat nem találtak a Földön. A nagyon hosszú életű izotóp technécium (Z = 43), a felezési idő - mintegy 300 000 éve, ami jelentősen kevesebb, mint a becsült az Univerzum korát. Ugyanakkor jelentős mennyiségű technécium találtak az összetétele a csillagok spektrális típusú S. Ezt a tényt értelmezhető egyértelmű bizonyíték arra, hogy azok zajlott a közelmúltban aktív evolúciós folyamatok.
Mesterséges radioaktivitás. Alpha részecskék bombázzuk atomok nitrogéngáz, és J. E. Rutherford. Chadwick 1919-ben első alkalommal realizált nukleáris reakciót, ami az átalakítás a nitrogén: oxigén. Az Advent a részecskegyorsító első vizsgálatok a nukleáris reakciók jelentősen bővült. 1934-ben, Frederic és Irene Joliot-Curie felfedezett mesterséges radioaktivitás és a pozitron bomlási mód. Azt találták, hogy az alfa-besugárzott részecskék bór, magnézium és alumínium alakítjuk radioaktív izotópjai más elemek, bomlás kíséri kibocsátása pozitronokat (e +). Például, ha bombázzák alumínium-trioxid részecskéket előállított radioaktív foszfor-30, amely a pusztuló (T = 2,5 perc) bocsát ki e + és átalakítjuk stabil Si-30. Pozitron megnyitott 1932 K.Andersonom kozmikus sugárzás keletkezett a másodlagos sugárzás egy részecske tömeg és az összeget a elektron töltése azonos, de mivel a pozitív töltésű (elektron antirészecskéje). Amikor pozitront kibocsátó radioaktív atomot atommag sorozatszám eggyel csökkentjük, és a tömegszáma változatlan marad.
Electron elkülönítését. Capture magja egyik orbitális elektronok egyenértékű pozitronemissziós: tömege száma egy atom nem változik, és a töltés a mag eggyel csökken. Az elektronok K és L héj olyan közel vannak a mag, bizonyos esetekben, elektronbefogás, mint egy mechanizmust a radioaktív bomlás, elkezd versenyezni a kibocsátott pozitron. Ami az elektron befogási kevesebb energiát fogyaszt, mint az egyenértékű pozitron bomlás, néha, mint például abban az esetben, a berillium-7 (lásd. Táblázat. 2), amíg az energetikailag lehetséges, csak elektronbefogás.
2. táblázat.
Egyes tulajdonságok könnyű atomok
Műszaki a fény stabil és radioaktív atomok táblázatban mutatjuk be. 2, ahol a Z - atomszáma, A - tömegszáma. Az információ a táblázatban van kifejezve atomtömeg egység a szén. Az energia mérleg egyenlő 931,162 MeV. Atomtömeg jellemzi stabilitást atom. Ha a két atom van tömegszáma azonos és különböző atomsúlyú (izobár), annál súlyosabb a isobar instabil lesz tekintetében bomlanak könnyebb. Például, a trícium-3 alakul hélium-3, a szén-11 - in-bór-11.
A használata radioaktivitást.
Medicine. A rádium és egyéb természetes radioizotópok széles körben használják a diagnózis és a sugárkezelés a rák. A használat erre a célra mesterséges radioaktív izotópok jelentősen nőtt a kezelés hatékonyságát. Például, a radioaktív jódot be a szervezetbe, mint a nátrium-jodid oldat, amely szelektíven felhalmozódik a pajzsmirigy, és ezért a klinikai gyakorlatban alkalmazott meghatározására pajzsmirigyműködés rendellenességek és a kezelés a Graves-kór. Használata jelzett mért véráramlás sebesség meghatározása és áteresztőképességét a vérerek a végtagok nátrium-sóoldat. Radioaktív foszfor mérésére vértérfogat és a kezelés eritremii.
Research. Radioaktív, nyomokban be a fizikai vagy kémiai rendszer lehetővé teszi, hogy nyomon követi az összes bekövetkezett változások őket. Például, egy növény növekszik a légkörben a radioaktív szén-dioxid, vegyészek megérti a finom részleteket kialakulásának komplex szénhidrátok a növényekben a szén-dioxid és víz. Ennek eredményeként a folyamatos bombázás a Föld légkörébe kozmikus sugárzás nagy energiával nitrogén-14 annak rögzítése neutronok és protonok emittáló alakítjuk radioaktív szén-14. Feltételezve, hogy az intenzitás a bombázás, és így az egyensúlyi mennyisége a szén-14 az utolsó Millennium állandó maradt, és mivel a C-14 felezési időtartam reziduális aktivitását, meg tudja határozni a kor a talált állati és növényi maradékok (radiokarbon módszer). Ez a módszer sikeres volt, nagy bizalommal eddig talált parkolási ősember, már több, mint 25.000 évvel ezelőtt.
Lásd. Szintén
A szerkezet a atom;
Pierre Curie;
Radiokarbon.
IRODALOM
A tana radioaktivitást. Előzmények és a modernitást. M. 1973 nukleáris sugárzás a tudomány és a technológia. 1984 M. Furman VI alfa-részecske és a kapcsolódó magreakciók. M. 1985
Segítség keresők