Радиоактивността като доказателство за сложната структура на атомите. История на откритията, експериментите, типове радиоактивност

След отварянето на периодичния закон дълго време един въпрос остава напълно неразбираем за учените. Защо свойствата на химикалите зависят от тяхната атомна маса? Учените не могат да разберат самата причина за периодичността. Те трябваше да се справят с физическия закон, подложен на периодичната система.

Плодът на човешките ръце или природен феномен?

Феноменът на радиацията действително съществува винаги. Хората от самото начало на тяхната история живеят в средата на така нареченото естествено радиоактивно поле. Но радиоактивността като доказателство за сложната структура на атома се превръща в добре познат феномен само в началото на 20-ти век.

Част от йонизиращото лъчение идва от пространството до земната повърхност. Хората също се облъчват от тези източници, които се съдържат в недрата на Земята и в минералите. Дори в човешкото тяло са тези вещества, които обикновено се наричат ​​радионуклиди. Но до края на XIX век учените можеха само да отгатнат за всичко това.

Незнание на радиоактивността

Радиоактивността като доказателство за сложната структура на атомите не е била известна на обикновените миньори. Например, през 16-ти век, на оловните мини в Австрия, от така наречената планинска болест, миньорите умират масово на възраст само 30-40 години. Местните жени се женят няколко пъти, тъй като смъртността на миньорите надвишава смъртността на населението с повече от 50 пъти. Тогава за такова приемане, като измерване на радиоактивността, все още не знаеше. Хората дори не можеха да си представят, че водещата руда може да съдържа опасен уран. Само през 1879 г. лекарите разбрали, че "планинската болест" всъщност е рак на белите дробове.

Откриване на радиоактивни процеси Becquerel

В края на XIX век са проведени разследвания, в резултат на което радиоактивността като доказателство за сложната структура на атомите става очевидна за обществото. През 1896 г. изследователят А.А. Бекверел установява, че веществата, съдържащи уран, могат да освежат фотографската плоча на тъмно. По-късно ученият успя да разбере, че не само уран притежава такава собственост. Освен това полската химик Мария Склодовска-Кюри заедно със съпруга си Пиер Кюри откриха два нови радионуклида: полоний и радий.

Опитът на Бекверел беше съвсем прост. Той взел ураниеви соли, ги увил в тъмен цвят и след това излагаше на слънце, за да види как ще се излъчва енергията, съхранявана от това вещество. Но един ден учените забелязали, че фотографската плоча започва да свети, дори когато солите на урана не са изложени на слънце. Това доведе до откриването на радиоактивност. Бекверел наричал непознатите лъчи рентгенови лъчи (подобни на името на рентгеновите лъчи).

Експериментите на Ръдърфорд

По-нататъшната радиоактивност беше пренесена от английския учен Ърнест Ръдърфорд. През 1899 г. той провежда експеримент за изучаване на този феномен. В заключение беше заключено. Ученият взе урановата сол и я сложи в цилиндър, направен от олово. Чрез тясна дупка поток от алфа-частици падна на фотографската плоча, която се намира отгоре. В началото на експериментите Ръдърфорд не използва електромагнитна плоча.

Следователно фотографската плоча, както и в предишните експерименти, е осветена в една и съща точка. Тогава Ръдърфорд започна да свързва магнитно поле. С малката си стойност лъчът започна да се разцепи на две. Когато магнитното поле се увеличи още повече, на плочата се появи тъмно петно. По този начин бяха открити различни видове радиоактивност: алфа, бета и гама лъчение.

Заключения от проучвания

След всички тези експерименти радиоактивността стана известна като доказателство за сложната структура на атомите. В крайна сметка се оказа, че процесите в атомното ядро ​​водят до такова излъчване. Тук е уместно да припомним, че от дните на Древна Гърция атомът се счита за неделима част от Вселената. Самата дума "атом" означава "неделима". В резултат на научните изследвания учените са научили за спонтанно електромагнитно излъчване, както и за нови частици атоми - така че е направена сериозна крачка напред от физиката. Радиоактивността, открита от осветените науки в зората на новия век, доказва, че атомът всъщност е разделен на части.

Структурата на атома

Експерименталните изследвания потвърдиха, че атомът има сложна структура. Състои се от ядро ​​и отрицателно заредени електрони. През 1932 г. местните изследователи Д. Иванченко и Е. Гапон, а също и независимо от тях германският физик Хайзенберг предложи модел на структурата на атома, наречен протонен неутрон. Според тази концепция, атомът се състои от частици, наречени протони и неутрони. Те са обединени в обща група нуклеони.

На практика цялата маса на атома е в основата му. Протоните, неутроните и електроните формират една категория елементарни частици. В резултат на експерименталните изследвания е установено, че серийният номер на дадено вещество в периодичната система от елементи е равен на заряда на неговото ядро.

Свойства на радионуклидите

За да разберем каква е радиоактивността и как тя е свързана със структурата на ядрото на атома, е необходимо да се овладеят няколко прости термини. Например, радионуклидите сега се наричат ​​радиоактивни изотопи. Те се различават от нестабилните в това, че имат различни полуживот.

Радиоактивните изотопи, превръщащи се в други изотопи, се превръщат в източници на йонизиращо лъчение. Различните радионуклиди имат различна степен на нестабилност. Някои могат да се разпадат в продължение на стотици и хиляди години. Такива радионуклиди се наричат ​​дълготрайни. Като пример, всички изотопи на уран могат да служат. За разлика от тях, краткотрайните радионуклиди се разпадат много бързо: в рамките на секунди, минути или месеци.

Каква е мярката за радиоактивност?

Единицата на радиоактивност е 1 Becquerel. Ако се получи едно разпадане за една секунда, тогава се казва, че активността на единия или на другия изотоп е равна на един Becquerel. Дейност - това е стойността, която ви позволява да изчислите силата на разпад аритметично. Преди това учените са използвали различна единица радиоактивност - Кюри. Съотношението между тях е както следва: за 1 килограм има 37 милиарда Bq.

В този случай е необходимо да се разграничи активността на различните количества от дадено вещество, например 1 kg и 1 mg. Дейността на определено количество материя в науката обикновено се нарича специфична дейност. Тази стойност е обратно пропорционална на полуживота.

Опасност от радиоактивност

Радиоактивността като доказателство за сложната структура на атомите се превърна в един от най-опасните явления. След като научиха повече за това явление, хората започнаха разумно да се страхуват от неговите последствия. Много хора имаха впечатлението, че най-голямата заплаха може да бъде гама-лъчението. Но това не е съвсем вярно, поне не застрашава живота. Радиационното облъчване е много по-опасно поради проникващата му способност. Разбира се, в гама-лъчите тази цифра е по-висока, отколкото в бета лъчите. Опасността обаче се определя не от този показател, а от дозата.

Същата доза може да е безопасна за лице с едно телесно тегло и опасно за друго. Ефектът от йонизиращото лъчение се определя като се използва абсорбираната доза. Но дори това не е достатъчно, за да се оцени вредата. В крайна сметка не всяка радиация е еднакво опасна. Факторът на радиационна опасност се нарича фактор на претегляне. Единицата на радиоактивност, използвана за оценка радиационни дози с коефициент на тежест, се нарича sievert.