ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Радиоактивность в химии из "Общая химия" До конца XIX в. атомы рассматривали как неделимые и неизменные. частицы, поскольку не было известно ни одного случая превращения элементов друг в друга. Допускалось, что каждый элемент состоит из идентичных атомов, обладающих одинаковой массой и имеющих одинаковые физические и химические свойства. Атомы, из которых состоят все элементы, считали простейшей формой материи. [c.575] В 1896 г. Беккерель обнаружил, что соли урана испускают какие-то лучи, которые проходят через черную бумагу и засвечивают фотопластинку, подобно известным уже в то время лучам Рентгена. Эти же лучи вызывают флуоресценцию некоторых веществ, а также появление электропроводности в воздухе. Открытое явление было названо радиоактивностью. Беккерель установил, что радиоактивность — это свойство элемента урана, не зависящее от его агрегатного состояния или формы химических соединений, в состав которых он входит. [c.575] В 1903 г. Резерфорд и Содди показали, что радиоактивное излучение появляется при распаде атомов радиоактивных элементов с превращением их в атомы других элементов. После того как было установлено строение атома, стало ясно, что радиоактивность — это свойство ядер атомов. [c.575] Виды радиоактивного распада. Атомные ядра радиоактивных элементов могут испытывать различные превращения. Некоторые из них рассматриваются ниже. [c.575] Массовое число ядра (т. е. количество нуклонов) при всех видах р-распада остается неизменным ядро превращается в изобар (один нейтрон превращается в протон или наоборот). [c.576] При таком распаде образуются разнообразнейшие осколки, которые могут испытывать дальнейшие радиоактивные превращения, сопровождающиеся а-, р- и у-излучениями, так что приведенное уравнение весьма условно. [c.576] Образующиеся в результате радиоактивного распада ядра находятся в возбужденном состоянии. Такое состояние ядра может возникнуть также при бомбардировке ядер ускоренными частицами. [c.577] Из возбужденного состояния ядро самопроизвольно переходит в менее возбужденное, или основное, состояние излучением у-кванта. -Излучателями являются практически все дочерние ядра — продукты а- и р-радиоактивных ядер, так как они образуются не только в основном, но и в возбужденном состояниях. Энергия -квантов лежит в пределах от 0,5 до 2,5 МэВ. [c.577] Таким образом, постоянная распада однозначно связана с так называемым периодом полураспада Т. Зная одну величину, легко рассчитать вторую. [c.578] В качестве примера на рис. 19.2 показана последовательность, радиоактивных превращений природного урана. Над стрелками обозначен тип распада, а под ними приведен период полураспада. Разветвления свидетельствуют о наличии изомерных ядер в этом случае указана доля атомов, распадающихся по данному типу. [c.578] Таким образом, зная период полураспада хотя бы одного члена ряда и количественные соотношения их при радиоактивном равновесии, можно рассчитывать периоды полураспада всех остальных членов. Именно таким образом по периоду полураспада радия был определен период полураспада урана, который невозможно измерить непосредственно из-за слишком медленного распада. [c.580] Строгое постоянство величины Я и, следовательно, Т и независимость ее от внешних условий (активационный барьер, или энергия активации, при а-распаде, например, составляет 25—30 МэВ/атом, или —2,5 млрд кДж/моль) позволяют использовать измерение скорости радиоактивного распада для определения возраста минералов или других веществ. [c.580] Один из методов основан на количественном определении очень небольшого содержания гелия в минералах урана или тория. а-Частицы, излучаемые этими элементами, превращаются в гелий. В плотных породах, например в граните, он остается в виде включений, так что по количеству обнаруженного газа можно вычислить время его образования. 1 г урана в равновесии с продуктами своего распада образует 10 см гелия в год. В табл. 19.2 приведены примеры для некоторых минералов, образовавшихся в различные геологические эпохи. Приведенные цифры минимальны, так как не исключено, что часть гелия потеряна. [c.580] Одним из наиболее интересных прикладных радиоактивных методов является определение возраста углеродсодержащих материалов. Метод основан на предположении о том, что отношение количеств радиоактивного изотопа углерода С и стабильно- Таблица 19.2 ГО В живых организмах (в растениях, усваивающих углекислый газ из воздуха, и в животных, питающихся этими растениями) равно их отношению в атмосфере (Ю ), где оно не меняется во времени. [c.581] Предметом ядерной химии являются реакции, в которых происходит превращение элементов, т. е. изменение ядер их атомов. Самопроизвольный распад радиоактивных атомов, рассмотренный выше, представляет собой ядерную реакцию, в которой исходным является одно ядро. Известны и другие реакции, в которых с ядром реагируют протон р, дейтрон (ядро атома дейтерия Н) й, альфа-частица а, нейтрон п или фотон у (обычно гамма-лучи). Удалось вызвать атомные превращения и под действием очень быстрых электронов. Вместо а-частиц (ядер Не) иногда используют ядра более легкого изотопа гелия Не. В последнее время все шире применяют для бомбардировки атомных ядер ускоренные ядра более тяжелых элементов вплоть до неона. [c.581] В этой реакции ядро азота реагирует с ядром гелия, обладающим значительной кинетической энергией. В результате соударения образуются два новых ядра кислорода Ю и водорода Н. Ядро 0 стабильно, так что данная реакция не приводит к возникновению искусственной радиоактивности. В большинстве же ядерных реакций образуются нестабильные изотопы, которые затем серией радиоактивных превращений переходят в стабильные. [c.582] Согласно Реми, ядерные реакции можно классифицировать по аналогии с обычными химическими реакциями. [c.582] В результате реакции присоединения бомбардирующая частица захватывается ядром, которое, в свою очередь, не испускает никакой другой частицы, а освобождающаяся при этом энергия выделяется в виде -у-излучения, например А (п,у) 2 Al, Li(p,y) Be. [c.582] Ядерные реакции диссоциации (как и реакции термической диссоциации молекул) вызываются кинетической энергией сталкивающихся частиц. Например Br(n, 2м) Вг, 2Н(а, п и а) Н, 2Н(у, п) Н. Последняя реакция является фотохимической реакцией, т. е. вызванной действием электромагнитного излучения ядерной диссоциации. [c.582] Вернуться к основной статье