Radioaktivnost kao dokaz složene strukture atoma. Povijest otkrivanja, eksperimenata, vrsta radioaktivnosti

Nakon što je periodski zakon otvoren, dugo je jedno pitanje ostalo potpuno nerazumljivo za znanstvenike. Zašto svojstva kemikalija ovise o njihovoj atomskoj masi? Istraživači nisu mogli razumjeti samo razlog periodičnosti. Morali su se suočiti s fizičkim zakonom koji podupire periodički sustav.

Plod ljudskih ruku ili prirodni fenomen?

Fenomen zračenja zapravo je uvijek postojao. Ljudi od samog početka svoje povijesti živjeli su usred takozvanog prirodnog radioaktivnog polja. Ali radioaktivnost kao dokaz složene strukture atoma postala je poznati fenomen tek početkom 20. stoljeća.

Dio ionizirajućeg zračenja dolazi od prostora do površine Zemlje. Ljudi se također ozračuju iz onih izvora koji se nalaze u crijevima Zemlje i mineralima. Čak iu ljudskom tijelu su one tvari koje se obično nazivaju radionuklidi. No sve do kraja 19. stoljeća, znanstvenici su mogli samo nagađati o svemu tome.

Neznanje radioaktivnosti

Radioaktivnost kao dokaz složene strukture atoma nepoznata je običnim rudnicima. Na primjer, u 16. olova stoljeća mina u Austriji, na tzv bolovanje rudara planinskim ubijeno masovno u dobi od samo 30 do 40 godina. Lokalne žene u braku su nekoliko puta, jer je smrtnost rudara premašila stopu smrtnosti od zajedničkog stanovništva za više od 50 puta. Tada o takvom prijemu, kao mjerenje radioaktivnosti, još nije znao. Ljudi nisu mogli ni zamisliti da bi olovna ruda mogla sadržavati opasni uran. Samo 1879. godine liječnici su otkrili da je "planinska bolest" zapravo rak pluća.

Otkriće radioaktivnih procesa Becquerel

Krajem 19. stoljeća provodili su se istrage, zbog čega je radioaktivnost kao dokaz složene strukture atoma postala očigledna društvu. Godine 1896. istraživač AA Becquerel utvrdio je da tvari koje sadrže uran mogu osvijetliti fotografsku ploču u mraku. Kasnije, znanstvenik je uspio otkriti da ne samo uranija posjeduje takvu imovinu. Nadalje, poljski kemičar Maria Sklodowska-Curie, zajedno sa suprugom Pierre Curie otkrili su dva nova radionuklida: polonij i radium.

Iskustvo Becquerela bilo je vrlo jednostavno. Uzeo je soli urana, zamotrio ih u tamnoprelu tkaninu, a zatim izložio na suncu kako bi vidio kako će energija koju ta tvar pohranjena ponovno emitira. No, jednog je dana znanstvenik primijetio kako se fotografska ploča počinje sjajiti čak i kad su soli urana bile izložene suncu. To je dovelo do otkrića radioaktivnosti. Becquerel je zvao nepoznate zrake rendgenskih zraka (slično imenom rendgenskog zračenja).

Rutherfordovi eksperimenti

Daljnju radioaktivnost provela je engleski znanstvenik Ernest Rutherford. Godine 1899. proveo je eksperiment kako bi proučio ovaj fenomen. Zaključeno je u nastavku. Znanstvenik je uzeo sol urana i stavio ga u cilindar od olova. Kroz usku rupu alfa-čestica pao je na fotografsku ploču, koja se nalazi na vrhu. Na početku eksperimenta, Rutherford nije koristio elektromagnetnu ploču.

Dakle, fotografska ploča, kao i prijašnjih pokusa, osvijetljena je na istoj točki. Zatim je Rutherford počeo povezivati ​​magnetsko polje. S malom vrijednošću, snop se počeo razdvajati u dva. Kada se magnetsko polje još više povećalo, na ploči se pojavila tamna mrlja. Tako su otkrivene različite vrste radioaktivnosti: alfa, beta i gama zračenje.

Zaključci iz studija

Nakon svih tih eksperimenata, radioaktivnost je postala poznata kao dokaz složene strukture atoma. Uostalom, pokazalo se da su procesi unutar atomske jezgre koji vode do takvog zračenja. Ovdje se treba prisjetiti da je od davnih vremena antičke Grčke atom smatrao nedjeljivom česticom univerzuma. Upravo riječ "atom" znači "nedjeljiva". Kao rezultat znanstvenih istraživanja naučio spontano elektromagnetsko zračenje, kao i o novim česticama atoma - tako ozbiljan korak naprijed je napravio fizika. Radioaktivnost, koju su znanstvenici otkrili u zoru novog stoljeća, dokazali su da je atom zapravo podijeljen na dijelove.

Struktura atoma

Eksperimentalne studije potvrdile su da atom ima složenu strukturu. Sastoji se od jezgre i negativno nabijenih elektrona. Godine 1932. domaći istraživači D. Ivanenko i E. Gapon, kao i neovisno od njih, njemački fizičar Heisenberg predložili su model strukture atoma, nazvan protonski neutron. Prema ovom konceptu, atom se sastoji od čestica nazvanih protona i neutrona. Oni su ujedinjeni u zajedničkoj skupini nukleona.

Gotovo cijela masa atoma je u svojoj jezgri. Protoni, neutroni i elektroni čine skupinu elementarnih čestica. Kao rezultat eksperimentalnih istraživanja ustanovljeno je da je serijski broj tvari u periodičkom sustavu elemenata jednak naboju svoje jezgre.

Svojstva radionuklida

Da bi razumjeli što je radioaktivnost i kako je povezano s strukturom jezgre atoma, potrebno je svladati nekoliko jednostavnih pojmova. Na primjer, radionuklidi se nazivaju radioaktivni izotopi. Razlikuju se od nestabilnih, po tome što imaju drugačije poluživot.

Radioaktivni izotopi, pretvarajući se u druge izotope, postaju izvori ionizirajućeg zračenja. Različiti radionuklidi imaju različite stupnjeve nestabilnosti. Neki se mogu propadati stotinama i tisućama godina. Takvi radionuklidi nazivaju se dugoročno. Kao primjer, svi izotopi urana mogu poslužiti. Kratkotrajni radionuklidi, za razliku od toga, vrlo se brzo raspadaju: u sekundama, minutama ili mjesecima.

Koja je mjera radioaktivnosti?

Jedinica radioaktivnosti je 1 Becquerel. Ako se propadanje dogodi u jednoj sekundi, tada se kaže da je aktivnost jednog ili drugog izotopa jednaka jednom Becquerelu. Aktivnost - to je vrijednost koja vam omogućuje da procjeni snagu propadanja aritmetički. Prije su znanstvenici koristili drugu radioaktivnost - Curie. Omjer između njih je sljedeći: za 1 Ki ima 37 milijardi Bq.

U ovom slučaju, potrebno je razlikovati aktivnost različitih količina tvari, na primjer 1 kg i 1 mg. Aktivnost određene količine materije u znanosti obično se zove određena aktivnost. Ova je vrijednost obrnuto proporcionalna poluvremenu.

Opasnost od radioaktivnosti

Radioaktivnost kao dokaz složene strukture atoma postala je jedna od najopasnijih fenomena. Nakon što su saznali više o ovom fenomenu, ljudi su se počeli razumno bojati svojih posljedica. Mnogi su ljudi imali dojam da najveća prijetnja može biti gama zračenje. Ali to nije sasvim točno, barem ne ugrožava život. Radijacijsko zračenje je mnogo opasnije zbog svoje penetrirajuće sposobnosti. Naravno, kod gama zraka ta je brojka veća od, na primjer, beta-zračenja. No, opasnost nije određena ovim pokazateljem, već dozom.

Ista doza može biti sigurna za osobu s jednim tjelesnim težinom i opasna za drugu. Učinak ionizirajućeg zračenja određuje se pomoću brzine apsorbirane doze. Ali ni to nije dovoljno za procjenu štete. Uostalom, nisu svi zračenja jednako opasni. Faktor opasnosti od zračenja naziva se faktor vaganja. Jedinica radioaktivnosti korištena za procjenu doze zračenja s koeficijentom pondera, zove se sievert.