27. Билет №22

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Явление радиоактивности было открыто в 1896 г Беккерелем при наблюдениях за солями урана. Соли урана самопроизвольно, без каких-либо внешних влияний создавали какое-то излучение. Данное явление было обнаружено и у других химических элементов.

Радиоактивность – явление самопроизвольного превращения ядер неустойчивого изотопа одного химического элемента в ядра изотопа другого химического элемента, сопровождающееся испусканием частиц или коротковолновым электромагнитным излучением. Было установлено, что все химические элементы, порядковый номер которых выше 83, являются радиоактивными.

В 1898 г Резерфорд обнаружил, что по проникающей способности радиоактивное излучение можно разделить на три различных вида. Эти три вида излучения были названы первыми тремя буквами греческого алфавита: , , -излучение. Впоследствии было обнаружено, что все виды излучения представляют собой известные частицы:

 - излучение: ядра атомов гелия ⁴₂He, наименьшая проникающая способность, задерживаются листом бумаги, не способны проникнуть через слой кожи, но при этом оказывает самое сильное биологическое действие;

 - излучение: электроны ⁰_-1е, движущиеся со скоростями очень близкими к скорости света, средняя проникающая способность, задерживается алюминиевой пластинкой толщиной 3 мм, проникает в ткани организма на 1-2 см, слабое биологическое действие;

 - излучение: фотоны очень большой энергии, коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны 10^-10 – 10^-13м, очень высокая проникающая способность, проходит сквозь слой свинца толщиной в несколько сантиметров, нужна достаточно толстая свинцовая или бетонная плита, слабое биологическое действие (по сравнению с другими видами излучения при одинаковой поглощенной дозе).

Обычно -излучение сопровождает радиоактивные превращения ядер при  и -распадах. Конечные ядра (дочерние) находятся в возбужденном состоянии и затем переходят в основные состояния, испуская -фотоны. Для радиоактивного распада ядра необходимо, чтобы его масса превышала суммарную массу продуктов распада. Поэтому все радиоактивные распады происходят с выделением энергии.

Неустойчивыми являются ядра, у которых протонов намного больше, чем нейтронов, и ядра, у которых нейтронов намного больше, чем протонов. Радиоактивность изотопов встречающихся в природе называют естественной, а полученных на ускорителях и в реакторах – искусственной.

Каждый радиоактивный элемент распадается со своей, только ему присущей скоростью. Для каждого радиоактивного ядра существует характерное время, называемое периодом полураспада Т_1/2, спустя которое остается половина имеющихся ядер. Другая половина ядер превращается в более устойчивые изотопы. Период полураспада не зависит от того, в каком состоянии находится вещество: жидком, твердом или газообразном. Для нахождения числа нераспавшихся ядер N за время t пользуются формулой: N = N₀·2^t/T. Это есть закон радиоактивного распада. N₀ – число радиоактивных ядер в начальный момент времени (t=0).

При интенсивных радиоактивных излучениях в живых клетках организма происходят мутации, многие из них погибают. Радиоактивное излучение ионизирует атомы и молекулы, а это приводит к изменению их химической активности. В небольших дозах облучение может быть полезным, чтобы уничтожить быстроразмножающиеся клетки в злокачественных опухолях вследствие их большой чувствительности к излучению.

При работе с радиоактивным излучением следует принимать определенные меры предосторожности – удаление на большое расстояние, свинцовые преграды, соблюдение гигиенических требований.