Radioactivitatea ca dovadă a structurii complexe a atomilor. Istoria descoperirii, experimentelor, tipurilor de radioactivitate

După ce a fost deschisă legea periodică, o întrebare a rămas complet incomprehensibilă pentru oamenii de știință de mult timp. De ce proprietățile substanțelor chimice depind de masa atomică? Cercetătorii nu au putut înțelege chiar motivul periodicității. Ei trebuiau să se ocupe de legea fizică care sublinia sistemul periodic.

Fructele mâinilor umane sau un fenomen natural?

Fenomenul radiațiilor a existat întotdeauna. Oamenii de la începutul istoriei lor trăiau în mijlocul așa-numitului câmp radioactiv natural. Dar radioactivitatea ca dovadă a structurii complexe a atomului a devenit un fenomen bine cunoscut doar la începutul secolului al XX-lea.

O parte din radiațiile ionizante provin de la spațiu până la suprafața pământului. Oamenii sunt, de asemenea, iradiați din acele surse care sunt conținute în intestinul Pământului și în minerale. Chiar și în corpul uman sunt acele substanțe denumite în mod obișnuit radionuclizi. Dar, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință puteau să ghicească doar despre toate astea.

Ignorarea radioactivității

Radioactivitatea ca dovadă a structurii complexe a atomilor nu era cunoscută minerilor obișnuiți. De exemplu, în secolul al XVI-lea, pe minele de plumb din Austria, din așa-numita boală montană, minerii au murit masiv la vârsta de numai 30-40 de ani. Femeile locale s-au căsătorit de mai multe ori, deoarece mortalitatea minerilor a depășit rata mortalității populației comune cu mai mult de 50 de ori. Apoi, despre o astfel de recepție, ca măsurare a radioactivității, totuși nu știa. Oamenii nu și-au putut imagina că minereul de plumb ar putea conține uraniu periculos. Doar în 1879 medicii au descoperit că "boala de munte" este de fapt cancer pulmonar.

Descoperirea proceselor radioactive Becquerel

La sfârșitul secolului al XIX-lea, s-au efectuat investigații, ca urmare a faptului că radioactivitatea ca dovadă a structurii complexe a atomilor a devenit aparentă pentru societate. În 1896, cercetătorul AA Becquerel a stabilit că substanțele care conțin uraniu pot straluci placa fotografică în întuneric. Mai târziu, omul de știință a reușit să afle că nu numai uraniul posedă o astfel de proprietate. Mai mult, chimistul polonez Maria Sklodowska-Curie, împreună cu soțul ei Pierre Curie au descoperit două noi radionuclizi: poloniu și radiu.

Experiența lui Becquerel a fost destul de simplă. El a luat săruri de uraniu, le-a înfășurat într-o cârpă în culoarea închisă și apoi a expus la soare pentru a vedea cum ar fi re-emise energia stocată de această substanță. Dar într-o zi, omul de știință a observat că placa fotografică începe să strălucească chiar și atunci când sărurile de uraniu nu erau expuse la soare. Aceasta a dus la descoperirea radioactivității. Becquerel a numit razele X necunoscute (similare cu numele radiografiei).

Experimentele lui Rutherford

Radioactivitatea ulterioară a fost dusă de omul de știință englez Ernest Rutherford. În 1899, a efectuat un experiment pentru a studia acest fenomen. Sa concluzionat în cele ce urmează. Omul de știință a luat sarea de uraniu și a pus-o într-un cilindru fabricat din plumb. Printr-o gaură îngustă fluxul alfa-particulelor a căzut pe placa fotografică, care este situată în partea superioară. La începutul experimentelor, Rutherford nu a folosit o placă electromagnetică.

Prin urmare, placa fotografică, ca și în experimentele anterioare, a fost luminată în același punct. Apoi, Rutherford a început să conecteze un câmp magnetic. Cu o valoare mică, fasciculul a început să se împartă în două. Când câmpul magnetic a crescut și mai mult, pe placă a apărut un punct întunecat. Astfel s-au descoperit diferite tipuri de radioactivitate: radiații alfa, beta și gamma.

Concluzii din studii

După toate aceste experimente, radioactivitatea a devenit cunoscută ca o dovadă a structurii complexe a atomilor. La urma urmei, sa dovedit că procesele din interiorul nucleului atomic conduc la o astfel de radiație. Este necesar să reamintim aici că, din zilele Greciei antice, atomul a fost considerat o particulă indivizibilă a universului. Cuvântul "atom" înseamnă "indivizibil". Ca urmare a cercetării, oamenii de știință au aflat despre radiațiile electromagnetice spontane, precum și despre particule noi de atomi - deci un pas serios a fost făcut de fizică. Radioactivitatea, descoperită de lumina științei în zorii unui nou secol, a demonstrat că atomul este de fapt împărțit în părți.

Structura atomului

Studiile experimentale au confirmat faptul că atomul are o structură complexă. Se compune dintr-un nucleu și un electron încărcat negativ. În 1932, cercetătorii ruși Ivanenko și Gapon E., și indiferent de modelul lor a structurii atomului a fost propus de fizicianul german Heisenberg numit proton-neutron. Conform acestui concept, atomul constă din particule numite protoni și neutroni. Ele sunt unite într-un grup comun de nucleoni.

Practic, întreaga masă a atomului este în centrul său. Protonii, neutronii și electronii formează o categorie de particule elementare. Ca urmare a cercetării experimentale sa stabilit că numărul de serie al unei substanțe într-un sistem periodic de elemente este egal cu sarcina nucleului său.

Proprietățile radionuclizilor

Pentru a înțelege ce radioactivitate este și cum este legată de structura nucleului unui atom, este necesar să stăpânească câțiva termeni simpli. De exemplu, radionuclizii sunt numiți acum izotopi radioactivi. Ele diferă de cele instabile prin faptul că au altfel timp de înjumătățire.

Izotopii radioactivi, transformându-se în alți izotopi, devin surse de radiații ionizante. Diferitele radionuclizi au grade diferite de instabilitate. Unii se pot descompune de sute și mii de ani. Astfel de radionuclizi sunt numiți de lungă durată. De exemplu, toate izotopii uraniului pot servi. Radionuclidele cu durată scurtă de viață, în contrast, se dezintegrează foarte repede: în câteva secunde, minute sau luni.

Care este măsura radioactivității?

Unitatea de radioactivitate este 1 Becquerel. Dacă se produce o descompunere într-o secundă, atunci se spune că activitatea unuia sau a celuilalt izotop este egală cu un Becquerel. Activitate - aceasta este valoarea care vă permite să estimați aritmetic puterea decăderii. Anterior, oamenii de stiinta au folosit o unitate diferita de radioactivitate - Curie. Raportul dintre acestea este următorul: pentru 1 Ki există 37 miliarde de Bq.

În acest caz, este necesar să se facă distincție între activitatea diferitelor cantități dintr-o substanță, de exemplu 1 kg și 1 mg. Activitatea unei anumite cantități de materie în știință este denumită de obicei activitate specifică. Această valoare este invers proporțională cu timpul de înjumătățire plasmatică.

Pericol de radioactivitate

Radioactivitatea ca dovadă a structurii complexe a atomilor a devenit unul dintre cele mai periculoase fenomene. După ce au aflat mai multe despre acest fenomen, oamenii au început să se teamă de consecințele sale. Mulți oameni au avut impresia că cea mai mare amenințare ar putea fi radiația gamma. Dar acest lucru nu este adevărat, cel puțin nu pune în pericol viața. Iradierea prin radiații este mult mai periculoasă datorită capacității sale de penetrare. Desigur, în razele gamma, această cifră este mai mare decât, de exemplu, în raze beta. Dar pericolul nu este determinat de acest indicator, ci de o doză.

Aceeași doză poate fi sigură pentru o persoană cu o greutate corporală și periculoasă pentru alta. Efectul radiației ionizante se determină utilizând doza absorbită. Dar chiar și acest lucru nu este suficient pentru a evalua răul. La urma urmei, nu fiecare radiație este la fel de periculoasă. Factorul de pericol pentru radiații se numește factorul de cântărire. Unitatea de radioactivitate utilizată pentru a estima radiații cu un coeficient de ponderare, se numește sievert.