Естественный распад атомных ядер (естественная радиоактивность)

Радиоактивный распад с испусканием р- и а-частиц приводит к изменению заряда ядра, т. е. к превращению исходного ядра в ядро другого элемента. В случае Р -распада атомный номер увеличивается на единицу, при р+-распаде уменьшается на единицу. В обоих случаях массовое число не изменяется. В результате а-распада атомный номер уменьшается на два, а массовое число—на четыре. Часто а- и р-распад ядер сопровождается электромагнитным излучением очень высокой энергии, которое называют у-излучением. Наличие 7-излучения свидетельствует, что первоначально в результате радиоактивного распада образуется ядро в возбужденном состоянии, которое переходит в основное состояние с испусканием у-квантов. а-, р- и у-излучения обладают высокой энергией, измеряемой сотнями тысяч и даже миллионами электрон-вольт. Для сравнения можно сказать, что энергия разрыва одной химической связи измеряется несколькими электрон-вольтами энергия, необходимая для удаления одного электрона из окружающей атом электронной оболочки, измеряется несколькими электрон-вольтами или небольшим числом десятков электрон-вольт. Поэтому каждая а- или р-частица или у-квант могут на своем пути произвести вполне ощутимые действия. Так, в газе, ударяясь о встречные атомы или молекулы, они способны выбивать из них электроны и превращать их в ионы. Поэтому электрическая проводимость газа становится на какой-то очень короткий промежуток времени больше, и если частица пролетела между электродами, то удается зарегистрировать прохождение тока ( вспышку проводимости). Если число распадающихся атомных ядер не превышает нескольких тысяч в секунду, то каждая вспышка может быть зарегистрирована отдельно (проводимость, возникшая в результате пролета одной частицы успеет упасть до малых значений перед пролетом следующей частицы) и тем самым можно сосчитать число актов радиоактивного распада. Это можно сделать и другим способом, поместив радиоактивное вещество в специальный раствор, содержащий какой-либо сцинтиллятор — вещество, молекулы которого под действием р-частиц начинают испускать свет. Естественно, что каждая р-частица может вызвать свечение не очень большого числа молекул сцинтиллятора, однако современные высокочувствительные фотоумножители позволяют регистрировать такие слабые вспышки, и по числу вспышек света можно определить число распавшихся радиоактивных атомов. [c.27]

Ранее уже отмечалось, что естественных радиоактивных изотопов немного, поэтому, располагая только ими, невозможно было широко применять метод меченых атомов. Коренным образом дело изменилось лишь после открытия в 1934 г. супругами Ирен и Фредериком Жо-лио-Кюри способов искусственного получения радиоактивных изотопов. Достигается это при помощи бомбардировки ядер атомов альфа-частицами, нейтронами или тяжелыми изотопами водорода (с атомным весом 2). Попадая в ядра бомбардируемых атомов, эти снаряды выбивают из них нейтроны или альфа-частицы, что приводит к изменению атомного веса и более или менее быстрому распаду вновь образованного радиоактивного изотопа с выделением соответствующего излучения. Так, бомбардируя альфа-частицами ядра атомов алюминия, получают радиоактивный изотоп фосфора, который, в свою очередь, после излучения бета-частиц переходит в изотоп кремния. В настоящее время получены радиоактивные изотопы всех известных в природе химических элементов, причем на каждый элемент приходится по нескольку искусственных изотопов. Природных элементов насчитывается около 100, а искусственных изотопов получено более 800. [c.201]

Естественные превращения. Естественный распад радиоактивных элементов сопровождается превращением их в другие радиоактивные элементы или изотопы. Элементы и изотопы обозначаются соответствующими символами, причем атомный помер пишется слева внизу, а атомный вес — справа вверху символа элемента. Такого рода запись для урана приведена на рис. 34. Упрощенная запись в форме а (рис. 34) является наиболее принятой запись типа б лучше применять в тех случаях, когда нужно более ясно показать изменения, происходящие в ядре во время радиоактивного превращения форма в дает простое изобран е-ние атома в целом. [c.45]

Данные об устойчивости атомных ядер (см. гл. 1) не делают неожиданным открытие естественной радиоактивности у большинства элементов периодической системы, что само по себе дает основание считать естественную радиоактивность общим свойством всех химических элементов. Действительно, можно предположить, что, поскольку всегда существует отличная от нуля вероятность прохождения частицы сквозь потенциальный барьер, любое ядро способно к самопроизвольному распаду. Таким образом, радиоактивность является не каким-то особенным свойством материи присущим лишь сравнительно небольшой группе химических элементов, а есть общее свойство материального мира. [c.62]

В то время как обычные химические реакции связаны с изменением во внешних слоях атома, т. е. в электронной оболочке, радиоактивные явления объясняются процессами, протекающими в атомном ядре. Общие представления о естественной и искусственной радиоактивности, об излучениях при радиоактивном распаде и о природе и свойствах элементарных частиц даются в курсах общей химии и общей физики, в разделах об электронно-ядерном строении атомов и составе, строении и превращении атомных ядер. [c.98]

Наиболее тяжелые атомные ядра, располагающиеся в конце периодической системы элементов, испытывают а-распад. После а-распада порядковый номер элемента уменьшается на 2, а массовое число — на 4. Новый элемент, возникающий после а-распада, займет место в таблице Менделеева на две клетки влево. Обычно а-активные изотопы группируются в естественные радиоактивные ряды. Схему а-распада можно изобразить следующим образом [c.404]

Наиболее тяжёлые атомные ядра испытывают а-распад. После а-распада порядковый номер элемента уменьшается на 2, а массовое число — на 4. Тяжёлые радиоактивные изотопы группируются в естественные радиоактивные [c.559]

Бор и Ферми были приглашены принять участие в одном из таких экспериментов. До позднего вечера взгляды физиков были прикованы к осциллографу, светящиеся импульсы которого указывали на выделяющуюся энергию распада и были столь мощны, что, казалось, они взорвут экран. Было ли это выделением атомной энергии Велись торопливые дискуссии. Спросили у Ферми, почему он не заметил деления урана еще в 1934 году Осколки, богатые энергией, должен был обнаружить даже его примитивный счетчик. Ферми схватил себя за голову конечно же Но он в свое время поместил фольгу между облученным ураном и счетчиком, для того, чтобы устранить естественную радиоактивность урана. Тончайшую фольгу, однако она поглощала и осколки. Вот и осталось деление ядра в то время не открытым. [c.144]

Использование продуктов радиоактивного распада в качестве снарядов привело к открытию атомного ядра. В свою очередь открытие явления естественной радиоак- [c.264]

Гамма-лучи, сопровождающие радиоактивный распад, идут из ядра, энергия которого почти в миллион раз превышает ту, что собрана во внешней оболочке атома. Естественно, что гамма-лучи неизмеримо энергичнее лучей световых. Встречаясь с веществом, фотон или квант любого излучения теряет свою энергию, этим-то и выражается его поглощение. Но энергия лучей различна. Чем короче их волна, тем оНи энергичнее, или, как принято выражаться, жестче. Чем плотнее среда, через которую проходят лучи, тем сильнее она их задерживает. Свинец плотен. Ударяясь о поверхность металла, гамма-кванты выбивают из нее электроны, на что расходуют свою энергию. Чем больше атомный номер элемента, тем труднее выбить электрон с его внешней орбиты из-за большей силы притяжения ядром. [c.268]

Первичные ядерные компоненты, которые здесь будут рассматриваться, представлены в табл. 8.1. Мы можем написать для реакций естественного радиоактивного распада и для химических превращений, протекающих при различного рода бомбардировках ядер, уравнения, похожие на химические. Принята специальная система обозначения массовых чисел и атомных номеров элементов или частиц, образующихся в стехиометри-ческих соотношениях. Так, например, радий распадается, давая радон (радиоактивный газ) и а-частицы (ядра гелия). Мы можем записать этот процесс в виде уравнения [c.459]

Было установлено, что деление атомных ядер может быть вызвано и действием а-частиц, протонов, дейтронов или Т-лучей. К. А. Петржак и Г. Н. Флеров показали в 1940 г., что деление ядра урана происходит также и самопроизвольно, причем для этого процесса период полураспада т = Ю лет (при распаде урана с выделением а-частиц, как было указано выше, т= 4,5-105 лет). Ими был открыт, таким образом, новый вид естественной радиоактивности. [c.462]

Естественных радиоактивных изотопов немного, поэтому, располагая только ими, невозможно было широко применять метод меченых атомов. Коренным образом дело изменилось лишь после открытия в 1934 г. супругами Ирен и Фредериком Жолио-Кюри способов искусственного получения радиоактивных изотопов. Достигается это при помощи бомбардировки ядер атомов альфа-частицами, нейтронами или тяжелыми изотопами водорода (с атомным весом 2). Попадая в ядра бомбардируемых атомов, эти снаряды выбивают из них нейтроны или альфа-частицы, что приводит к изменению атомного веса и более или менее быстрому распаду вновь образованного радиоактивного изотопа с выделением соответствующего излучения. Так, бомбардируя альфа-частицами [c.414]

Другое поразительное свойство радиоактивных элементов — это неустойчивость их ядер. Ядро радиоактивного элемента как будто не удовлетворено тем количеством протонов и нейтронов, которое оно содержит, и непрерывно выбрасывает а-и р-частицы до тех пор, пока не достигается устойчивая конфигурация. Атом радия, например, последовательно превращается в девять других элементов, теряя при этом пять а-частиц и четыре р-частицы, и достигает, наконец, устойчивой конфигурации изотопа свинца с атомным весом 206. Этот процесс естественного распада радия с образованием устойчивого изотопа свинца продолжается довольно длительное время. Поскольку радиоактивные элементы постоянно претерпевают естественный распад, можно представить себе, что в конечном счете все радиоактивные атомы данного элемента должны исчезнуть. Время, в течение которого этот процесс должен произойти, можно определить с достаточной степенью точности. Путем подсчета числа а-частиц, выделяющихся в одну секунду из образца, содержащего известное число атомов радия, было найдено, что половина атомов радия распадается приблизительно за 1590 лет. Промежуток времени, в течение которого распадается половина наличного количе- [c.44]

Естественные процессы радиоактивного распада происходят с испусканием а-, Р- и у-лучей. Некоторые неустойчивые ядра, полученные искусственным путем, самопроизвольно распадаются с образованием позитронов. Каким изменением положения в периодической таблице сопровождается этот распад Какое при этом наблюдается изменение атомного веса [c.558]

Ядерный распад. После установления природы лучей, испускаемых радиоактивными веществами, естественно, встал вопрос об их происхождении. Еще раньше появление а- и -частиц, обладающих большими скоростями, было объяснено тем, что они образуются при взрывном разложении или распаде некоторых атомов радиоактивных элементов (Резерфорд и Содди, 1903). Позже стало ясно, что этот процесс происходит в ядре радиоактивного атома. Электроны, испускаемые радиоактивными веществами, не образуются из оболочки атома, а являются результатом ядерного процесса (см. также стр. 779). Электроны атомной оболочки самое большее имеют вспомогательное значение в некоторых радиоактивных явлениях (см. стр. 769). Излучение радиоактивного элемента обладает одинаковой интенсивностью независимо от того, находится элемент в свободном виде или он химически связан. Атомы новых элементов, которые образуются прн ядерном распаде, перестраивают свою электронную оболочку, выделяя при этом или присоединяя электроны от окружающих атомов. Необходимая для этого энергия значительно меньше выделяющейся при собственно распаде. [c.747]

В нриродньк почвах всегда присутствуют различные радионуклиды -радиоактивные элементы с нестабильным атомным ядром естественного или техногенного происхождения, вызывающие мутагенные и канцерогенные изменения в живьк организмах. Одной их важнейших характеристик радионуклидов является период полураспада - время, необходимое для распада 50 % присутствующих радиоактивных атомов. Папример, период полураспада калия-42 составляет 12,5 часа, йода-131 - 8 дней, кобальта-бО [c.54]

Революция в физике, которая произошла на рубеже XIX и XX веков, в частности благодаря открытию радиоактивности (Беккерель, 1896), разработке квантовой теории Планк, 1900) и теории относительности Эйнитгейн, 1905), привела к открытию ядерных реакций, при которых освобождается в миллионы раз больше энергии, чем при химических. В ходе ядерных реакций (радиоактивного распада) атомные ядра (неделимые с точки зрения классической физики) одних радиоактивных элементов превращаются в атомные ядра других. В природе происходит естественный радиоактивный распад ряда химических элементов. В лабораторных условиях в настоящее время возможно искусственное превращение атомных ядер всех химических элементов. Эти процессы совершаются при бомбардировке атомных ядер различных элементов высокоэнергетическими ядерными частицами. [c.45]

Все элементы, расположенные в периодической системе после висмута зВ . радиоактивны. Из них только ядра Th(Г / = 1,4- О лет), (Г / =7-10 лет) и (Г / ==4,5-10 лет) имеют достаточно большой период полураспада и могли сохраниться на Земле. Другие элемещгы с атомными номерами. более 83 постоянно образуются за счет естественного радиоактивного распада ядер ТИ, и [c.14]

К числу реакций первого порядка относятся процессы разложения некоторых веществ, например оксидов азота. С исключительной точностью подчиняются уравнению для реакций первого порядка все процессы радиоактивного распада. Скорость радиоактивного распада определяется только процессами, происходящими в атомных ядрах, и поэтому не зависят от внешних факторов, таких как температура и давление. Таким образом, радиоактивный распад соверщается со строго определенной скоростью, а по количеству распавшегося вещества можно определить время, в течение которого совершался этот процесс. Следовательно, измерения радиоактивности веществ, присутствующих в земной коре, можно использовать как идеальные, естественные часы для определения продолжительности происходящих в природе процессов, в частности для определения возраста горных пород и Земли. Так, известно, что радиоактивный распад урана (изотопа сопровождается образованием гелия в количестве 8 атомов на I атом урана. Период полураспада урана / =4,5 миллиарда лет. Определяя количество гелия, присутствующего в урановых рудах, можно определить количество распавшегося урана и, следовательно, возраст этих руд. Так как 1/2 = /к1п2 или к= (1п2)/г 1/5,, то возраст руды I можно определить из уравнения (XI.6) в виде [c.132]

Естественная радиоактивность, открытая в 1896 А. Беккерелем, продемонстрировала наличие огромных энергетич. ресурсов, запасенных в атомных ядрах (напр., при полном превращении 1 кг радия выделяется ок. 3,5-10 кет-ч энергии). Однако малая скорость распада (см. Радиоактивность) делает полезную мощность практически ничтожной. Бета-радиоактпв-ные элементы (нанр., Зг и Рг1 ) нашли ирименение в атомных батареях — источниках электрич. тока, в которых Я. э. преобразуется в электричество. [c.538]

Различные виды излучения представляют собой формы энергии, испускаемой возбужденными или нестабильными яДраМи атомов. Некоторые из этих атомов встречаются в природе, другие получают в атомных реакторах. Все они находятся в нестабильном состоянии. Для того чтобы достигнуть равновесия, они должны изменить свою структуру (распасться) с выделением энергии (рис. 11.1). К естественным радиоактивным элементам относятся уран и радий примерами искусственных радиоизотопов служат плутоний и продукты распада, образующиеся в реакторах при бомбардировке нейтронами ядер некоторых тяжелых элементов. При контроле дозы облучения, полученной сотрудни- [c.349]

Но это не исчерпывало еще всех возможностей искусственного получения новых элементов. Граница периодической системы в области легких ядер задана водортдом, ибо не может быть элемента с зарядом атомного ядра меньше единицы. Но в области тяжелых ядер эта граница отнюдь не задана ураном. В самом деле, отсутствие в природе более тяжелых, чем уран, элементов, говорит только о том, что периоды полураспада таких элементов значительно меньше возраста Земли. Поэтому среди тр>ех древ естественного радиоактивного распада, включающих изотопы с массовыми числами А = 4п, 4га + 2 и 4 - 3 сохранились лишь ветви, начинающиеся долгопериодными изотопами ТЬ з2, и и Все короткопериодные ветви, образно выражаясь, высохли и отвалились в незапамятные времена. Кроме того, полностью высохло и погибло четвертое древо радиоактивного распада, включающее изотопы с массовыми числами Л = 4га+1, если когда-либо и были на земле изотопы этого ряда. [c.127]

Материя состоит из элементов, среди которых 92 — естественные, несколько получены искусственно. Элементы состоят из атомов, которые имеют положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него отрицательно заряженные электроны. Ядро состоит из протонов (заряженных положительно) и нейтронов (электрически нейтральных частиц). Протоны и нейтроны имеют одинаковую массу, которая приблизительно в 1800 раз больше массы электронов. Обычно атомы электрически нейтральны, так как число вращающихся вокруг ядра электронов равно числу протонов в ядре. Атомный номер элемента, т. е. число протонов в ядре, Z и атомная масса А обозначаются слева от элемента. Например, I — это атом I, в ядре которого находятся 53 протона и 78 нейт-рбнов. В настоящее время известно приблизительно 1600 изотопов. Изотопом называется разновидность одного и того же химического элемента, отличающаяся массой атома. Например, и " 1. Большинство изотопов стабильны, но некоторые из них неустойчивы и подвержены радиоактивному распаду, в результате которого образуются более устойчивые элементы. Каждый радиоактивный изотоп (нуклид) распадается специфическим образом, испуская одну или несколько определенных порций энергии. Существует несколько типов распада, включающих а-, 3- и у-излучение, внутреннюю конверсию и захват электронов. [c.9]