25. Радиоактивные свойства минералов.

Радиоактивность — явление, связанное с особенностями строения ядра, когда количество протонов или нейтронов в нем превышает оптимальное соотношение.

Отдавая электрон, атом теряет один отрицательный заряд и превращается в положительно заряженный ион. Ядро имеет большое содержание протонов и терянт положительно заряженную частицу (позитрон).

Если в ядре повышенное содержание нейтронов, ядро теряет отрицательный заряд, выделяя частицу (электрон). Элементы, обладающие указанными особенностями называются радиоактивными, а изменения, происходящие в них, — радиоактивным распадом. При выделении положительной частицы (позитрона) ядро теряет массу в четыре единицы и два положительных заряда. При выделении отрицательной частицы (электрона) ядро почти не изменяет массы, но приобретает один положительный заряд.

Такими свойствами обладают тяжелые атомы находящиеся в конца таблице Менделеева.

Пример: ядро тяжелого урана (U²³⁸) содержит 92 протона и 146 нейтронов (238-92=146). Изотоп урана (U²³⁵) имеет 92 протона и 143 нейтрона (235-92=143) – на три нейтрона меньше (при том же числе протонов). Эти электроны обладают неустойчивыми ядрами атомов. Для них характерен радиоактивный распад, выражающийся в непрерывном испускании:

1. – частиц, т.е. ядер атомов гелия, обладающих атомным номером 2 и массовым числом 4; они выбрасываются с большой скоростью и ионизируют воздух, т.е. делают его проводником электричества. При испускании частиц, атомы превращаются в атомы более легких элементов, при вылете атомный номер каждой частицы уменьшается на два, а масса на четыре единицы.

2. – частица, равнозначна электронам, при испускании такой частицы заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется.

3. – частица, представляет собой электромагнитное излучение подобное рентгеновским лучам.

Конечными продуктами в результате испускания: частиц являются устойчивые изотопы свинца. Скорость распада колеблется от доли секунды до миллиарда лет. Время, необходимое для распада половины всего количества атомов данного изотопа, называется периодом полураспада. Оно постоянно для каждого изотопа.

Установлено три ряда последовательных радиоактивных превращений:

1. Ряд урана, начинающийся и изотопа U²³⁸, промежуточный продукт радий (Ra), период полураспада 1600 лет

2. Ряд актиния (Ac), изотоп U²³⁵ и промежуточный продукт Ac

3. Ряд тория (Th), начинающийся с Th²³².

Радиоактивность минералов определяется по ионизации воздуха которая происходит в процессе радиоактивного распада и фиксируется ионизационными камерами. Радиометром определяется α,β,γ – активность. В полевых условиях – только γ – излучение.

Для получения характера распада радиоактивных минералов используют метод радиографии (основан на способности радиоактивного излучения засвечивать фотоматериалы. Для этого делают плоский скол в минерале → поляризуют → прикрепляют к фотобумаге → выдерживают → проявляют пластинки и сравнивают с нормальной фотографией шлифа.) Очень часто радиоактивность минералов определяется визуально – проявляются в виде плеохроичных двориков. Они образуются вокруг радиоактивных минералов: циркона, заключенных в железистые силикаты: слюды, пироксены, амфиболы т.д. Плеохроизм – изменение окраски. При радиоактивном распаде α – частицы окисляют Fe²⁺ переводят его в Fe³⁺ (на зеленом фоне образуется коричневое пятно). В результате распада радиоактивные минералы приобретают иную структуру, а окружающие их минералы изменения хим. состава и некоторых физ. свойств.

Радиоактивные свойства минералов имеют, важное, значение для определения их абсолютного возраста (при измерении соотношения между продуктами в начале распада и в конце).

Существуют разные варианты определения возраста, они основаны на различных радиоактивных изотопах:

• U-U уран-уран

• Rb-Sr рубидий-стронций

• Ra-C радий-углерод