-
Правила смещения и основной закон радиоактивного распада
Превращения атомных ядер, которые
сопровождаются испусканием
и
лучей,
называются соответственно
и
распадом.
Распадающееся ядро называется
материнским, ядро продукта распада
– дочерним.
Правила смещения ядер при радиоактивных распадах:
при
распаде
,
при
распаде
.
Здесь
символ
химического элемента, соответствующего
материнскому ядру;
то
же для дочернего ядра;
ядро
атома гелия;
обозначение
электрона.
Альфа-распад уменьшает массовое число ядра на 4, а заряд ядра на 2 элементарных положительных заряда, т.е. перемещает химический элемент на две клетки влево в периодической системе менделеева. При бета-распаде массовое число не изменяется, а заряд ядра увеличивается. Химический элемент перемещается на одну клетку вправо в периодической системе менделеева.
Основной закон радиоактивного распада:
число распадающихся ядер тем больше, чем больше их имеется в наличии и чем длительнее время, в течение которого происходит распад.
Число
материнских ядер, распадающихся за
промежуток времени от
до
,
пропорционально числу
ядер, существующих к моменту времени
,
и интервалу времени
:
.
Знак минус указывает
на убыль числа ядер в результате
радиоактивного распада. Положительный
коэффициент пропорциональности
называется постоянной распада для
данного вида ядер. Она имеет размерность
с-1 и характеризует долю ядер,
распадающихся за единицу времени, т.е.
определяет скорость
радиоактивного распада. Величина
называется средней продолжительностью
жизни радиоактивного изотопа. Значения
и
не зависят от внешних условий и
определяются лишь свойствами атомного
ядра.
Из основного закона радиоактивного распада следует закон убывания во времени числа радиоактивных ядер:
или 
.
Здесь
первоначальное
число радиоактивных ядер, которое
существовало в момент, принятый за
начало отсчета времени,
число
радиоактивных ядер в момент времени
.
Для
характеристики устойчивости ядер
относительно радиоактивного распада,
кроме
,
вводится период полураспада
.
периодом
полураспада называется время, за
которое распадается половина
первоначального количество ядер, или
время, по прошествии которого остается
нераспавшейся половина первоначального
числа ядер:
,
если
.
Связь
,
и
выражаются формулами
.
Периоды полураспадов различных радиоактивных изотопов изменяются в очень широких пределах: у урана 4,5 млрд. лет, у радия 1590 лет, у радона порядка 4 суток, у одного из изотопов полония порядка 10-4 с.
-
Воздействие радиоактивного излучения на вещество
Под воздействием ядерного излучения в веществах образуются различные активные в химическом отношении частицы – ионы, возбужденные молекулы и свободные радикалы. Поэтому ионизирующие излучения могут вызвать в веществах самые разнообразные химические реакции – разложения, окисления, восстановления, присоединения, полимеризации.
Радиационным методом можно вызывать полимеризацию таких мономеров, которые иными способами вообще не синтезируются (например, гексафторпропилен). При этом процесс радиационной полимеризации регулируется весьма просто: нужно лишь изменить интенсивность излучения. Важно также и то, что радиационная полимеризация может быть осуществлена при низких температурах и любом состоянии мономера: твердом, жидком и газообразном. Ядерные излучения используются для инициирования процессов полимеризации. Радиационный метод с успехом используется для модификации свойств готовых полимеров.
В основе биологического действия излучения лежит поглощение энергии, проявляющееся в ионизации и возбуждении атомов и молекул живой материи.
По современным представлениям, ионизация является лишь первым звеном в сложной цепи биологического действия радиации. Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе клетки ведут к нарушению ее нормального функционирования, нарушению обмена веществ и в результате - к гибели клетки.
Малые дозы облучения хотя и создают опасность нежелательных генетических изменений, однако могут в ряде случаев стимулировать рост и развитие растительных, а иногда и животных клеток.
Устойчивость различных организмов к действию ионизирующих излучений колеблется в чрезвычайно широких пределах. При этом чем крупней и сложней организм, тем легче он разрушается под действием излучения. Так, например, бактерии в тысячу раз устойчивее к ядерным излучениям, чем человек и высокоорганизованные животные.