Радиоактивность
Радиоактивность — способность некоторых атомных ядер самопроизвольно распадаться с испусканием элементарных частиц и образованием ядра другого элемента.
Радиоактивность урана была впервые открыта Беккерелем в 1896 году. Несколько позднее Марией и Пьером Кюри, а также Резерфордом было доказано наличие трёх видов излучения радиоактивных элементов: α-, β- и γ-лучей. Установлено, что α-лучи — это положительно заряженные ионы гелия, β-лучи — отрицательно заряженные электроны, а γ-лучи — поток электромагнитного излучения, аналогичного рентгеновским лучам.
Типы радиоактивного распада
В настоящее время хорошо изучены три типа радиоактивного распада: α-распад, β-распад и спонтанное деление.
Распад любого радиоактивного вещества происходит по закону: если в некоторый момент времени имеется N радиоактивных ядер определённого вещества, то в единицу времени распадается λN ядер, где λ — постоянная распада, характерная для данного вещества. Закон убывания числа атомных ядер со временем:
N = N₀ e⁻λt
где N₀ — первоначальное количество атомов. Экспоненциальный закон радиоактивного распада носит статистический характер, то есть выполняется для большого числа ядер.
Между постоянной распада (λ), средней продолжительностью жизни радиоактивного ядра (τ) и периодом полураспада (T₁/₂) существует соотношение:
τ = 1/λ, T₁/₂ = ln 2/λ
Влияние внешних условий
Внешние условия (температура, давление, магнитные и электрические поля, агрегатное состояние, химическая связь и т.п.) практически не влияют на скорость радиоактивных превращений.
Виды распада
- α-распад — радиоактивное ядро испускает α-частицу и превращается в ядро, электрический заряд которого меньше первоначального на 2, а массовое число — на 4 единицы.
- β-распад — ядро испускает электрон или позитрон; масса ядра практически не изменяется, а заряд увеличивается или уменьшается на 1 единицу. Одним из видов β-распада является захват ядром электрона с одной из электронных оболочек (см. К-захват).
- Спонтанное деление — своеобразный вид радиоактивности, свойственный только тяжёлым ядрам (начиная с урана). Ядро самопроизвольно расщепляется на два осколка средней массы и испускает 2–3 нейтрона.
Искусственные радиоактивные изотопы
Кроме естественных радиоактивных изотопов, в настоящее время известно свыше 1200 искусственных радиоактивных изотопов, полученных путём ядерных реакций при облучении различных изотопов в ядерных реакторах или на ускорителях.
Применение
Разнообразные радиоактивные изотопы находят широкое применение в различных отраслях науки и техники. Все применения радиоактивности основаны на использовании ионизирующего действия радиоактивного излучения.
Единицей радиоактивности чаще всего служит кюри (радиоактивность, соответствующая радиоактивности 1 г радия и равная 3,7×10¹⁰ распадов/с) и его производные (милликюри, микрокюри и т.д.).
См. также
А.Д. Искандерова