6.1. Ядерна хімія і радіохімія

План

6.1.1. Природна і штучна радіоактивність

6.1.2. Ядерні реакції

6.1.3. Вплив радіоактивності на біологічні об’єкти

Література

/1/ - Романова Н. В. Загальна та неорганічна хімія. – К.: Ірпінь, ВТФ

«Перун», 2002. – 480 с.

/2/ - Глинка Н. Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1987. – 704 с.

6.1.1. Природна і штучна радіоактивність

Відкриття радіоактивності відноситься до 1896 р., коли А. Беккерель виявив, що Уран мимоволі випускає випромінювання, назване ним радіоактивним (від лат. radio| – випромінюю і activas| – дієвий).

Відкриття радіоактивності підтвердило складність будови не тільки атомів, а й їхніх ядер. У 1903 р. Е. Резерфорд і Ф. Содді запрпонували теорію радіоактивного розпаду, яка докорінно змінила старі погляди на будову ато­мів. Згідно з цією теорією, радіоактивні елементи самочинно розпадаються з випусканням α- або β-частинок й утворенням атомів нових елементів, хімічно відмінних від вихідних. При цьому зберігається стабільність маси як вихідних атомів, так і тих, що утворились внаслідок перебігу процесу розпаду.

Визначення явищу радіоактивності можна дати, використавши поняття про ізотопи: радіоактивністю називається самочинне перетворення нестій­ких ядер атомів одного хімічного елемента на ядра атомів іншого елемента, яке супроводжується випусканням елементарних частинок. Радіоактивність, яку виявляють ізотопи елементів, що існують у природі, називається природ­ною радіоактивністю.

Е. Ре­зерфорд у 1919 р. вперше дослідив штучне перетворення ядер. Під час бом­бардування атомів Нітрогену α-частинками він виділив ядра атомів Гідрогену (протони) й атоми нукліда Оксигену ¹⁷₈О. Такі перетворення називають ядер­ними реакціями, оскільки з ядер атомів одного елемента утворюються ядра атомів інших елементів. Ядерні реакції записують за допомогою рівнянь. Так, розглянуту вище ядерну реакцію можна записати так:

¹⁴₇N + ⁴₂Не = ¹⁷₈O + ¹₁H.

У 1934 р. Ірен Кюрі і Фредерік Жоліо-Кюрі виявили, що деякі легкі елементи – Бор, Магній, Алюміній – при бомбардуванні їх α-частинками випускають позитрони (частинки з масою електрона, які несуть позитивний заряд, що за абсолютною величиною дорівнюють заряду електрона). Вони ж встановили, що якщо прибрати джерело α-частинок, те випускання позитронів не відразу припиняється, а триває ще деякий час. Це означає, що при бомбардуванні α-частинками утворюються якісь радіоактивні атоми, які мають певну тривалість життя, але які не випускають не α-частинки і не електрони, а позитрони. Таким чином була відкрита штучна радіоактивність.

Ці явища Ірен Кюрі і Фредерік Жоліо-Кюрі пояснили тим, що під впливом бомбардування ядер α-частинками спершу утворюються нові нестійкі ядра, які потім розпадаються з випусканням позитронів.

Швидкість радіоактивних перетворень різна для різних ізотопів. Вона характеризується сталою радіоактивного розпаду, яка показує, скільки атомів радіоактивного нукліда розпадається за 1 с. Встановлено, що кількість атомів радіоактивного нукліда, яка розпадається за одиницю часу, пропорційна загальній кількості атомів цього нукліда і залежить від величини сталої радіо­активного розпаду. Наприклад, якщо протягом деякого періоду розпалася половина загальної кількості атомів радіоактивного нукліда, то в наступний такий самий період розпадеться половина залишку, тобто вдвоє менше, ніж за попередній період, і т.д.

Тривалість життя радіоактивного нукліда характеризують періодом піврозпаду, тобто таким проміжком часу, протягом якого розпадається половина початкової кількості цього нукліда. Наприклад, період піврозпаду Радону становить 3,85 доби, Радію – 1620 років, Урану – 4,5 мільярда років.