Radioattività come prova della complessa struttura degli atomi. Storia della scoperta, esperimenti, tipi di radioattività

Dopo l'apertura della legge periodica,Per molto tempo una domanda è rimasta completamente incomprensibile per gli scienziati. Perché le proprietà delle sostanze chimiche dipendono dalla loro massa atomica? I ricercatori non sono riusciti a capire la vera ragione della periodicità. Dovevano fare i conti con la legge fisica che era alla base del sistema periodico.

Il frutto di mani umane o un fenomeno naturale?

Il fenomeno delle radiazioni effettivamente esistitosempre. Le persone fin dall'inizio della loro storia vivevano nel mezzo del cosiddetto campo radioattivo naturale. Ma la radioattività come prova della complessa struttura dell'atomo divenne un fenomeno ben noto solo all'inizio del XX secolo.

Dallo spazio alla superficie terrestre viene la parteradiazioni ionizzanti. Le persone sono anche irradiate da quelle fonti che sono contenute nelle viscere della Terra e nei minerali. Anche nel corpo umano ci sono quelle sostanze che vengono comunemente chiamate radionuclidi. Ma fino alla fine del diciannovesimo secolo, gli scienziati potevano solo indovinare tutto questo.

Ignoranza di radioattività

Radioattività come prova di un complessola struttura degli atomi era sconosciuta ai minatori ordinari. Ad esempio, nel 16 ° secolo, sulle miniere di piombo in Austria, dal cosiddetto mal di montagna, i minatori sono morti massicciamente all'età di soli 30-40 anni. Le donne locali si sono sposate più volte, poiché la mortalità dei minatori ha superato di oltre 50 volte il tasso di mortalità della popolazione comune. Quindi su tale ricezione, come misura della radioattività, non lo sapevo ancora. Le persone non potevano nemmeno immaginare che il minerale di piombo potesse contenere pericoloso uranio. Solo nel 1879 i medici hanno scoperto che il "mal di montagna" è in realtà un cancro ai polmoni.

Scoperta di processi radioattivi Becquerel

Alla fine del 19 ° secolo, gli studi eranoIl risultato di cui la radioattività come prova della complessa struttura degli atomi è diventata evidente alla società. Nel 1896, il ricercatore AA Becquerel determinò che le sostanze contenenti uranio possono illuminare la lastra fotografica al buio. Più tardi, lo scienziato è riuscito a scoprire che non solo l'uranio possiede una tale proprietà. Poi il chimico polacco Maria Sklodowska-Curie, insieme al marito Pierre Curie, scoprì due nuovi radionuclidi: il polonio e il radio.

L'esperienza di Becquerel era piuttosto semplice. Prese i sali di uranio, li avvolse in un panno di colore scuro e poi espose al sole per vedere come l'energia immagazzinata da questa sostanza sarebbe riemessa. Ma un giorno lo scienziato ha notato che la lastra fotografica inizia a brillare anche quando i sali di uranio non sono stati esposti al sole. Ciò ha portato alla scoperta della radioattività. Becquerel chiamava i raggi X dei raggi sconosciuti (simile al nome della radiografia).

Gli esperimenti di Rutherford

Ulteriore radioattività è stata portata via dallo scienziato ingleseErnest Rutherford. Nel 1899, condusse un esperimento per studiare questo fenomeno. Si è concluso nel seguito. Lo scienziato prese il sale di uranio e lo mise in un cilindro fatto di piombo. Attraverso un'apertura stretta, un flusso di particelle alfa era incidente su una lastra fotografica situata in alto. All'inizio degli esperimenti, Rutherford non ha usato una piastra elettromagnetica.

Pertanto, una lastra fotografica, come nella precedenteesperimenti, è stato illuminato nello stesso punto. Poi Rutherford ha iniziato a collegare un campo magnetico. Con il suo piccolo valore, il raggio cominciò a dividere in due. Quando il campo magnetico è aumentato ancora di più, un punto scuro apparve sul piatto. Quindi, sono stati scoperti vari tipi di radioattività: radiazioni alfa, beta e gamma.

Conclusioni da studi

Dopo tutti questi esperimenti e diventato famosoradioattività come prova della complessa struttura degli atomi. Dopo tutto, si è scoperto che sono i processi all'interno del nucleo atomico che portano a tali radiazioni. È opportuno ricordare qui che fin dai tempi della Grecia antica l'atomo era considerato una particella indivisibile dell'universo. La stessa parola "atomo" significava "indivisibile". Come risultato della ricerca, gli scienziati hanno imparato a conoscere le radiazioni elettromagnetiche spontanee, nonché le nuove particelle di atomi, quindi un serio passo avanti è stato fatto dalla fisica. La radioattività, scoperta dai luminari della scienza all'alba di un nuovo secolo, ha dimostrato che l'atomo è in realtà diviso in parti.

La struttura dell'atomo

Gli studi sperimentali eranoè confermato che l'atomo ha una struttura complessa. Consiste di un nucleo e di elettroni caricati negativamente. Nel 1932, i ricercatori domestici D. Ivanenko ed E. Gapon, e anche indipendentemente da loro il fisico tedesco Heisenberg, propose un modello della struttura dell'atomo, chiamato protone-neutrone. Secondo questo concetto, l'atomo consiste di particelle chiamate protoni e neutroni. Sono uniti in un gruppo comune di nucleoni.

Virtualmente l'intera massa dell'atomo è nel suo nucleo. Protoni, neutroni ed elettroni formano una categoria di particelle elementari. Come risultato della ricerca sperimentale è stato stabilito che il numero di serie di una sostanza in un sistema periodico di elementi è uguale alla carica del suo nucleo.

Proprietà dei radionuclidi

Per capire cosa costituisce aradioattività e come è correlata alla struttura del nucleo di un atomo, è necessario padroneggiare alcuni semplici termini. Ad esempio, i radionuclidi sono ora chiamati isotopi radioattivi. Differiscono da quelli instabili perché hanno emivite diverse.

Isotopi radioattivi, trasformandosi in altriisotopi, diventano fonti di radiazioni ionizzanti. Diversi radionuclidi hanno diversi gradi di instabilità. Alcuni possono decadere per centinaia e migliaia di anni. Tali radionuclidi sono chiamati longevi. Ad esempio, tutti gli isotopi dell'uranio possono servire. I radionuclidi di breve durata, al contrario, si disintegrano molto rapidamente: in pochi secondi, minuti o mesi.

Qual è la misura della radioattività?

L'unità di radioattività è 1 Becquerel. Se un decadimento avviene in un secondo, allora si dice che l'attività dell'uno o dell'altro isotopo è uguale a un Becquerel. Attività - questo è il valore che ti permette di stimare il potere del decadimento aritmetico. In precedenza, gli scienziati hanno utilizzato una diversa unità di radioattività - Curie. Il rapporto tra loro è il seguente: per 1 Ki ci sono 37 miliardi di Bq.

È necessario distinguere l'attività di diversila quantità della sostanza, ad es. 1 kg e 1 mg. L'attività di una certa quantità di materia nella scienza è solitamente chiamata attività specifica. Questo valore è inversamente proporzionale all'emivita.

Pericolo di radioattività

Radioattività come prova di un complessola struttura degli atomi era considerata uno dei fenomeni più pericolosi. Avendo imparato di più su questo fenomeno, la gente ha cominciato a temere ragionevolmente le sue conseguenze. Molte persone avevano l'impressione che la più grande minaccia potesse essere la radiazione gamma. Ma questo non è del tutto vero, almeno non mette in pericolo la vita. L'irradiazione con radiazioni è molto più pericolosa a causa della sua capacità di penetrazione. Ovviamente, nei raggi gamma, questa cifra è superiore, ad esempio, ai raggi beta. Ma il pericolo è determinato non da questo indicatore, ma da una dose.

La stessa dose può essere sicura perun uomo con un peso corporeo e pericoloso per un altro. L'effetto delle radiazioni ionizzanti viene determinato utilizzando il tasso di dose assorbito. Ma anche questo non è sufficiente per valutare il danno. Dopotutto, non tutte le radiazioni sono ugualmente pericolose. Il fattore di rischio di radiazioni è chiamato fattore di pesa. L'unità di radioattività utilizzata per stimare la dose di radiazioni con un fattore di ponderazione è chiamata sievert.