La radiactividad se refiere a la capacidad de emitir espontáneamente. La radiactividad como evidencia de la compleja estructura de los átomos.

La radiactividad es la capacidad de los átomos de ciertos isótopos de desintegrarse espontáneamente emitiendo radiación. Por primera vez, Becquerel descubrió la radiación emitida por el uranio, por lo que al principio la radiación radiactiva se llamó rayos de Becquerel. El principal tipo de desintegración radiactiva es la expulsión de partículas alfa del núcleo de un átomo: desintegración alfa (ver Radiación alfa) o partículas beta: desintegración beta (ver Radiación beta).

Durante la desintegración radiactiva, el elemento original se convierte en un átomo de otro elemento. Como resultado de la expulsión de una partícula alfa del núcleo de un átomo, que es una combinación de dos protones y dos neutrones, el número de masa del átomo resultante (ver) disminuye en cuatro unidades y resulta desplazado. en la tabla de Mendeleev dos celdas a la izquierda, ya que el número de serie del elemento en la tabla es igual al número de protones en el núcleo del átomo. Cuando se expulsa una partícula beta (electrón), un neutrón se convierte en un protón en el núcleo, como resultado de lo cual el átomo resultante se desplaza una celda hacia la derecha en la tabla de Mendeleev. Su masa permanece casi sin cambios. La eyección de una partícula beta suele estar asociada con (ver).

La desintegración de cualquier isótopo radiactivo se produce según la siguiente ley: el número de átomos que se desintegran por unidad de tiempo (n) es proporcional al número de átomos (N) disponibles en un momento dado, es decir, n=λN; el coeficiente λ se llama constante de desintegración radiactiva y está relacionado con la vida media del isótopo (T) mediante la relación λ= 0,693/T. La ley de desintegración indicada conduce al hecho de que para cada intervalo de tiempo igual a la vida media T, la cantidad de isótopo se reduce a la mitad. Si los átomos formados como resultado de la desintegración radiactiva también lo son, entonces se produce su acumulación gradual hasta que se establece un equilibrio radiactivo entre los isótopos padre e hijo; en este caso, el número de átomos del isótopo hijo formados por unidad de tiempo es igual al número de átomos que se desintegran al mismo tiempo.

Se conocen más de 40 isótopos radiactivos naturales. La mayoría de ellos están ubicados en tres filas (familias) radiactivas: uranio-radio y actinio. Todos estos isótopos radiactivos se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Su presencia en rocas, aguas, atmósfera, plantas y organismos vivos provoca radiactividad natural o natural.

Además de los isótopos radiactivos naturales, ahora se conocen alrededor de mil isótopos radiactivos artificiales. Se obtienen mediante reacciones nucleares, principalmente en reactores nucleares (ver). Muchos isótopos radiactivos naturales y artificialmente se utilizan ampliamente en medicina para el tratamiento (ver Radioterapia) y especialmente para el diagnóstico de enfermedades (ver). Véase también Radiación ionizante.

Radioactividad (del latín radio - haz y activus - efectivo): la capacidad de los núcleos inestables de los átomos para transformarse espontáneamente en otros núcleos más estables o estables. Tales transformaciones de núcleos se denominan radiactivas, y los núcleos mismos o los átomos correspondientes se denominan núcleos (átomos) radiactivos. Durante las transformaciones radiactivas, los núcleos emiten energía en forma de partículas cargadas o en forma de cuantos gamma de radiación electromagnética o radiación gamma.

Las transformaciones en las que el núcleo de un elemento químico se convierte en el núcleo de otro elemento con diferente número atómico se denomina desintegración radiactiva. Los isótopos radiactivos (ver), formados y existentes en condiciones naturales, se denominan naturalmente radiactivos; los mismos isótopos obtenidos artificialmente mediante reacciones nucleares son artificialmente radiactivos. No existe una diferencia fundamental entre los isótopos radiactivos naturales y artificialmente, ya que las propiedades de los núcleos de los átomos y de los átomos mismos están determinadas únicamente por la composición y estructura del núcleo y no dependen del método de su formación.

La radiactividad fue descubierta en 1896 por A. N. Becquerel, quien descubrió la radiación del uranio (ver), capaz de ennegrecer la emulsión fotográfica e ionizar el aire. Curie-Sklodowska (M. Curie-Sklodowska) fue el primero en medir la intensidad de la radiación del uranio y simultáneamente con el científico alemán Schmidt (G. S. Schmidt) descubrió la radiactividad en el torio (ver). Los Curie denominaron radiactividad a la propiedad de los isótopos de emitir espontáneamente radiación invisible. En julio de 1898, informaron del descubrimiento de un nuevo elemento radiactivo, el polonio, en un mineral de resina de uranio (ver). En diciembre de 1898, junto con G. Bemont, descubrieron el radio (ver).

Después del descubrimiento de los elementos radiactivos, varios autores (Becquerel, Curie, Rutherford y otros) descubrieron que estos elementos pueden emitir tres tipos de rayos que se comportan de manera diferente en un campo magnético. Por sugerencia de Rutherford (E. Rutherford, 1902), estos rayos se denominaron rayos alfa (ver Radiación alfa), beta (ver Radiación Beta) y rayos gamma (ver Radiación gamma). Los rayos alfa consisten en partículas alfa cargadas positivamente (átomos de helio doblemente ionizados He4); rayos beta - de partículas cargadas negativamente de pequeña masa - electrones; Los rayos gamma son de naturaleza similar a los rayos X y son cuantos de radiación electromagnética.

En 1902, Rutherford y F. Soddy explicaron el fenómeno de la radiactividad mediante la transformación espontánea de átomos de un elemento en átomos de otro elemento, que se produce según las leyes del azar y va acompañada de la liberación de energía en forma de alfa, beta y rayos gamma.

En 1910, M. Curie-Sklodowska, junto con A. Debierne, obtuvieron radio metálico puro e investigaron sus propiedades radiactivas, en particular, midieron la constante de desintegración del radio. Pronto se descubrieron otros elementos radiactivos. Debjorn y F. Giesel descubrieron las anémonas de mar. Gan (O. Halm) descubrió el radiotorio y el mesotorio, Boltwood (VV Boltwood) descubrió el ionio, Gan y L. Meitner descubrieron el protactinio. Todos los isótopos de estos elementos son radiactivos. En 1903, Pierre Curie y C. A. Laborde demostraron que una preparación de radio siempre tiene una temperatura elevada y que 1 g de radio con sus productos de descomposición libera aproximadamente 140 kcal en 1 hora. Ese mismo año, W. Ramsay y Soddy descubrieron que una ampolla de radio sellada contenía helio gaseoso. Los trabajos de Rutherford, Dorn (F. Dorn), Debierne y Gisel demostraron que entre los productos de desintegración del uranio y el torio se encuentran gases radiactivos en rápida descomposición, llamados emanaciones de radio, torio y actinio (radón, torón, actinón). Así, se demostró que durante la desintegración, los átomos de radio se convierten en átomos de helio y radón. Las leyes de las transformaciones radiactivas de unos elementos en otros durante las desintegraciones alfa y beta (leyes de desplazamiento) fueron formuladas por primera vez por Soddy, Fajans (K. Fajans) y Russell (W. J. Russell).

Estas leyes son las siguientes. En la desintegración alfa, siempre se obtiene otro elemento del elemento original, que se encuentra en el sistema periódico de D. I. Mendeleev dos celdas a la izquierda del elemento original (el número de serie o atómico es 2 menos que el original); en la desintegración beta siempre se obtiene otro elemento del elemento original, que se ubica en el sistema periódico una celda a la derecha del elemento original (el número atómico es uno más que el del elemento original).

El estudio de las transformaciones de elementos radiactivos condujo al descubrimiento de isótopos, es decir, átomos que tienen las mismas propiedades químicas y números atómicos, pero que difieren entre sí en masa y propiedades físicas, en particular, en propiedades radiactivas (tipo de radiación). , tasa de descomposición). De la gran cantidad de sustancias radiactivas descubiertas, solo el radio (Ra), el radón (Rn), el polonio (Po) y el protactinio (Ra) resultaron ser elementos nuevos, y el resto eran isótopos de uranio (U), torio previamente conocidos. (Th), plomo (Pb), talio (Tl) y bismuto (Bi).

Después del descubrimiento por parte de Rutherford de la estructura nuclear de los átomos y la prueba de que es el núcleo el que determina todas las propiedades del átomo, en particular la estructura de sus capas electrónicas y sus propiedades químicas (ver Átomo, núcleo atómico), se convirtió en Está claro que las transformaciones radiactivas están asociadas con la transformación de los núcleos atómicos. Un estudio más detallado de la estructura de los núcleos atómicos hizo posible descifrar completamente el mecanismo de las transformaciones radiactivas.

La primera transformación artificial de núcleos, una reacción nuclear (ver), la llevó a cabo Rutherford en 1919 bombardeando los núcleos de átomos de nitrógeno con partículas de polonio alfa. Al mismo tiempo, los núcleos de nitrógeno emitieron protones (ver) y se convirtieron en núcleos de oxígeno O17. En 1934, F. Joliot-Curie e I. Joliot-Curie fueron los primeros en obtener artificialmente un isótopo radiactivo de fósforo bombardeando átomos de Al con partículas alfa. Los núcleos P30, a diferencia de los núcleos de los isótopos naturalmente radiactivos, durante la desintegración no emitieron electrones, sino positrones (ver Radiación cósmica) y se convirtieron en núcleos de silicio Si30 estables. Así, en 1934 se descubrieron simultáneamente la radiactividad artificial y un nuevo tipo de desintegración radiactiva, la desintegración de positrones o desintegración β +.

Los Joliot-Curie sugirieron que todas las partículas rápidas (protones, deuterones, neutrones) causan reacciones nucleares y pueden usarse para producir isótopos radiactivos naturales. Fermi (E. Fermi) et al., Al bombardear varios elementos con neutrones, obtuvieron isótopos radiactivos de casi todos los elementos químicos. Actualmente, con la ayuda de partículas cargadas aceleradas (ver Aceleradores de partículas cargadas) y neutrones, se han llevado a cabo una amplia variedad de reacciones nucleares, como resultado de lo cual fue posible obtener cualquier isótopo radiactivo.

En 1937, Álvarez (L. Álvarez) descubrió un nuevo tipo de transformación radiactiva: la captura electrónica. En la captura de electrones, el núcleo de un átomo captura un electrón de la capa del átomo y lo convierte en el núcleo de otro elemento. En 1939, Hahn y F. Strassmann descubrieron la fisión del núcleo de uranio en núcleos más ligeros (fragmentos de fisión) cuando se bombardeaba con neutrones. Ese mismo año, Flerov y Petrzhak demostraron que el proceso de fisión de los núcleos de uranio se lleva a cabo de forma espontánea y sin influencia externa. Así, descubrieron un nuevo tipo de transformación radiactiva: la fisión espontánea de núcleos pesados.

Actualmente se conocen los siguientes tipos de transformaciones radiactivas que ocurren sin influencias externas, de forma espontánea, debido únicamente a causas internas debido a la estructura de los núcleos atómicos.

1. desintegración alfa. Un núcleo con número atómico Z y número másico A emite una partícula alfa (un núcleo de helio He4) y se convierte en otro núcleo con Z menos de 2 unidades y A menos de 4 unidades que el núcleo original. En general, la desintegración alfa se escribe de la siguiente manera:

Donde X es el núcleo original, Y es el núcleo del producto de desintegración.

2. desintegración beta hay dos tipos: electrónica y de positrones, o desintegración β - - y β + (ver Radiación beta). Durante la desintegración electrónica, un electrón y un neutrino salen volando del núcleo y se forma un nuevo núcleo con el mismo número másico A, pero con un número atómico Z uno mayor que el del núcleo original:

Durante la desintegración de positrones, el núcleo emite un positrón y un neutrino y se forma un nuevo núcleo con el mismo número másico, pero con Z uno menos que el del núcleo original:

Durante la desintegración beta, en promedio, 2/3 de la energía del núcleo es arrastrada por partículas de neutrinos (partículas de neutrinos de masa muy pequeña que interactúan muy débilmente con la materia).

3. captura electrónica(antiguo nombre K-capture). El núcleo captura un electrón de una de las capas del átomo, con mayor frecuencia de la capa K, emite un neutrino y se convierte en un nuevo núcleo con el mismo número de masa A, pero con un número atómico Z menor que 1 que el de el núcleo original.

La transformación de los núcleos durante la captura de electrones y la desintegración de positrones es la misma, por lo tanto, estos dos tipos de desintegración se observan simultáneamente para los mismos núcleos, es decir, compiten. Dado que después de la captura de un electrón de la capa interna de un átomo, un electrón de una de las órbitas más alejadas del núcleo pasa a su lugar, la captura del electrón siempre va acompañada de la emisión de una radiación de rayos X característica.

4. transición isomérica. Después de emitir una partícula alfa o beta, algunos tipos de núcleos se encuentran en un estado excitado (un estado con exceso de energía) y emiten energía de excitación en forma de rayos gamma (ver Radiación gamma). En este caso, durante la desintegración radiactiva, el núcleo, además de partículas alfa o beta, también emite cuantos gamma. Así, los núcleos del isótopo Sr90 emiten sólo partículas β, los núcleos de Na24 emiten, además de las partículas β, también cuantos gamma. La mayoría de los núcleos están en estado excitado durante períodos de tiempo muy cortos que no pueden medirse (menos de 10 -9 s). Sin embargo, sólo un número relativamente pequeño de núcleos puede permanecer en estado excitado durante períodos de tiempo relativamente largos, hasta varios meses. Dichos núcleos se denominan isómeros y sus correspondientes transiciones de un estado excitado a uno normal, acompañadas de la emisión únicamente de rayos gamma, son isómeras. Durante las transiciones isoméricas A y Z, los núcleos no cambian. Los núcleos radiactivos que emiten únicamente partículas alfa o beta se denominan emisores alfa o beta puros. Los núcleos en los que la desintegración alfa o beta va acompañada de la emisión de rayos gamma se denominan emisores gamma. Los emisores gamma puros son sólo núcleos que se encuentran durante mucho tiempo en un estado excitado, es decir, que sufren transiciones isoméricas.

5. Fisión nuclear espontánea. Como resultado de la fisión, se forman dos núcleos más ligeros a partir de un núcleo: fragmentos de fisión. Dado que núcleos idénticos se pueden dividir de diferentes maneras en dos núcleos, en el proceso de fisión se forman muchos pares diferentes de núcleos más ligeros con diferentes Z y A. Durante la fisión, se liberan neutrones, en promedio 2-3 neutrones por evento de fisión nuclear. y cuantos gamma. Todos los fragmentos formados durante la fisión son inestables y sufren desintegración β. La probabilidad de fisión es muy pequeña para el uranio, pero aumenta al aumentar Z. Esto explica la ausencia de núcleos más pesados que el uranio en la Tierra. En los núcleos estables, existe una cierta relación entre el número de protones y neutrones, en la que el núcleo tiene la mayor estabilidad, es decir, la mayor energía de enlace de las partículas en el núcleo. Para los núcleos ligeros y medianos, su mayor estabilidad corresponde a un contenido aproximadamente igual de protones y neutrones. Para núcleos más pesados, se observa un aumento relativo en el número de neutrones en núcleos estables. Con un exceso de protones o neutrones en el núcleo, los núcleos con un valor promedio de A son inestables y sufren desintegraciones β - - o β +, durante las cuales se produce la transformación mutua de un neutrón y un protón. Con un exceso de neutrones (isótopos pesados), uno de los neutrones se convierte en protón con la emisión de un electrón y un neutrino:

Con un exceso de protones (isótopos ligeros), uno de los protones se convierte en un neutrón con la emisión de un positrón y un neutrino (desintegración β +), o solo un neutrino (captura de electrones):

Todos los núcleos pesados con un número atómico superior a Pb82 son inestables debido al importante número de protones que se repelen entre sí. En estos núcleos se producen cadenas de desintegraciones alfa y beta sucesivas hasta que se forman núcleos estables de isótopos de plomo. Con la mejora de la técnica experimental, cada vez más núcleos, antes considerados estables, presentan una desintegración radiactiva muy lenta. Actualmente se conocen 20 isótopos radiactivos con Z menor que 82.

Como resultado de cualquier transformación radiactiva, el número de átomos de un isótopo determinado disminuye continuamente. La ley de disminución en el tiempo del número de átomos activos (la ley de desintegración radiactiva) es común a todos los tipos de transformaciones y a todos los isótopos. Es de naturaleza estadística (aplicable sólo a una gran cantidad de átomos radiactivos) y es el siguiente. El número de átomos activos de un isótopo dado que se desintegra por unidad de tiempo ΔN/Δt es proporcional al número de átomos activos N, es decir, la misma fracción k de átomos activos de un isótopo dado se desintegra por unidad de tiempo, independientemente de su número. El valor de k se denomina constante de desintegración radiactiva y representa la fracción de átomos activos que se desintegran por unidad de tiempo, o la tasa de desintegración relativa. k se mide en unidades de tiempo recíprocas, es decir, en seg.-1 (1 / seg.), día-1, año-1, etc., ya que cada isótopo radiactivo tiene su propio valor específico, que cambia en un rango muy amplio para varios isótopos. El valor que caracteriza la tasa de desintegración absoluta se denomina actividad de un isótopo o fármaco determinado. La actividad de 1 g de una sustancia se llama actividad específica de la sustancia.

De la ley de desintegración radiactiva se deduce que la disminución en el número de átomos activos N ocurre primero rápidamente y luego cada vez más lentamente. El tiempo durante el cual el número de átomos activos o la actividad de un isótopo determinado se reduce a la mitad se denomina vida media (T) de dicho isótopo. La ley de disminución de N a partir del tiempo t es exponencial y tiene la siguiente expresión analítica: N=N0e-λt, donde N0 es el número de átomos activos en el momento del inicio del tiempo de referencia (r=0), N es el número de átomos activos después del tiempo t, e es la base de los logaritmos naturales (un número igual a 2,718...). Entre la constante de desintegración k y la vida media λ existe la siguiente relación: λT-0,693. De aquí

Las vidas medias se miden en segundos, min. etc., y para varios isótopos varían en un rango muy amplio desde pequeñas fracciones de segundo hasta 10 + 21 años. Los isótopos con λ grande y T pequeña se llaman de vida corta, los isótopos con λ pequeña y T grande se llaman de vida larga. Si la sustancia activa consta de varios isótopos radiactivos con diferentes vidas medias, no relacionados genéticamente, con el tiempo la actividad de la sustancia también disminuirá continuamente y la composición isotópica del fármaco cambiará todo el tiempo: la proporción de isótopos de vida corta disminuirá y aumentará la proporción de isótopos de larga vida. Después de un tiempo suficientemente largo, prácticamente sólo quedará en el preparado el isótopo más longevo. A partir de las curvas de desintegración de sustancias radiactivas formadas por uno o una mezcla de isótopos, es posible determinar las vidas medias de los isótopos individuales y sus actividades relativas en cualquier momento.

Las leyes de cambio en la actividad de isótopos genéticamente relacionados son cualitativamente diferentes; Dependen de la proporción de sus vidas medias. Para dos isótopos genéticamente relacionados con período T1 para el isótopo original y T2 para el producto de desintegración, estas leyes tienen la forma más simple. En T1>T2, la actividad del isótopo inicial Q1 disminuye todo el tiempo según una ley exponencial con una vida media de T1. Debido a la desintegración de los núcleos del isótopo inicial, se formarán los núcleos del isótopo final y aumentará su actividad Q2. Después de un cierto tiempo, la tasa de desintegración de los núcleos del segundo isótopo (se acercará a la tasa de formación de los núcleos de este isótopo a partir del original (la tasa de desintegración del isótopo inicial Q1) y estas tasas estar en una proporción determinada y constante durante el resto del tiempo: se establece el equilibrio radiactivo.

La actividad del isótopo inicial disminuye continuamente con el período T1, por lo tanto, después de alcanzar el equilibrio radiactivo, la actividad del isótopo final Q2 y la actividad total de los dos isótopos Q1 + Q2 también disminuirán con la vida media del isótopo inicial. T1. En T1>T2 Q2=Q1. Si se forman sucesivamente varios isótopos de vida corta a partir del isótopo original de vida larga, como es el caso de la serie radiactiva del uranio y el radio, una vez alcanzado el equilibrio, la actividad de cada isótopo de vida corta se vuelve prácticamente igual a la actividad. del isótopo original. En este caso, la actividad total es igual a la suma de las actividades de todos los productos de desintegración de vida corta y disminuye con la vida media del isótopo inicial de vida larga, así como la actividad de todos los isótopos en equilibrio.

El equilibrio radiactivo se alcanza prácticamente en un tiempo equivalente a 5-10 vidas medias del isótopo de los productos de desintegración que tiene la vida media más larga. Si T1

Los isótopos naturalmente radiactivos incluyen alrededor de 40 isótopos de la tabla periódica de elementos con Z mayor que 82, que forman tres series consecutivas de transformaciones radiactivas: la serie del uranio (Fig. 1), la serie del torio (Fig. 2) y la serie del actinio ( Fig. 3). Mediante sucesivas desintegraciones alfa y beta, a partir de los isótopos iniciales de la serie se obtienen los isótopos estables finales del plomo.

Arroz. 1. Serie de uranio.

Arroz. 2. Serie de torio.

Arroz. 3. Una serie de anémonas de mar.

Las flechas en las figuras indican sucesivas transformaciones radiactivas, indicando el tipo de desintegración y el porcentaje de átomos que sufren desintegración de este tipo. Las flechas horizontales indican transformaciones que ocurren en casi el 100% de los casos y las inclinadas, en una pequeña parte de los casos. Al designar isótopos, se indican sus vidas medias. Entre paréntesis están los nombres anteriores de los miembros de la serie, que indican una relación genética, sin paréntesis, las designaciones de isótopos actualmente aceptadas, correspondientes a su naturaleza química y física. Los isótopos de vida larga están encerrados en marcos y los isótopos estables finales están encerrados en marcos dobles. La desintegración alfa suele ir acompañada de radiación gamma de muy baja intensidad; algunos emisores beta emiten radiación gamma intensa. El trasfondo natural se debe a la radiactividad natural: la radiación y la exposición a isótopos radiactivos naturales contenidos en la superficie de la Tierra, en la biosfera y el aire, y a la radiación cósmica (ver). Además de estos isótopos, varias sustancias también contienen el isótopo K40 y unos 20 isótopos radiactivos más con períodos de semidesintegración muy largos (de 109 a 1021 años), por lo que su actividad relativa es muy baja en comparación con la actividad de otros isótopos. isótopos.

Los isótopos radiactivos contenidos en la capa terrestre han desempeñado y desempeñan un papel excepcional en el desarrollo de nuestro planeta, en particular en el desarrollo y preservación de la vida, ya que compensaron las pérdidas de calor que se producían en la Tierra y aseguraron la temperatura en la superficie. planeta fue prácticamente constante durante muchos millones de años. Los isótopos radiactivos, como todos los demás isótopos, se encuentran en la naturaleza principalmente en estado difuso y están presentes en todas las sustancias, organismos vegetales y animales.

Debido a la diferencia en las propiedades fisicoquímicas de los isótopos, su contenido relativo en suelos y aguas no es el mismo. Los productos de desintegración gaseosa del uranio, el torio y el actinio (torón, radón y actinón) del agua del suelo ingresan continuamente al aire. Además de estos productos gaseosos, el aire también contiene productos de desintegración activa alfa y beta de radio, torio y actinio (en forma de aerosoles). Desde el suelo, los elementos radiactivos, así como los estables, ingresan a las plantas junto con el agua del suelo, por lo que los tallos y hojas de las plantas siempre contienen uranio, radio, torio con sus productos de descomposición, potasio y varios otros isótopos, aunque en relativamente bajas concentraciones. Las plantas y los animales también contienen isótopos C14, H3, Be7 y otros, que se forman en el aire bajo la influencia de los neutrones de la radiación cósmica. Debido al hecho de que existe un intercambio continuo entre el cuerpo humano y el medio ambiente, todos los isótopos radiactivos contenidos en los alimentos, el agua y el aire están contenidos en el cuerpo. Los isótopos se encuentran en el cuerpo en las siguientes dosis: en los tejidos blandos - 31 mrem / año, en los huesos - 44 mrem / año. La dosis de radiación cósmica es de 80 a 90 mrem/año, la dosis de radiación gamma externa es de 60 a 80 mrem/año. La dosis total es de 140 a 200 mrem/año. La dosis que llega a los pulmones es de 600 a 800 mrem/año.

Los isótopos radiactivos artificialmente se obtienen bombardeando isótopos estables con neutrones o partículas cargadas como resultado de diversas reacciones nucleares; se utilizan varios tipos de aceleradores como fuentes de partículas cargadas.

Para mediciones de flujos y dosis de varios tipos de radiación ionizante, consulte Dosimetría, Dosis de radiación ionizante, Neutrón.

Debido al hecho de que grandes dosis de radiación afectan negativamente a la salud humana, se aplican medidas de protección especiales cuando se trabaja con fuentes de radiación e isótopos radiactivos (ver).

En medicina y biología, los isótopos se utilizan para estudiar el metabolismo, con fines diagnósticos y terapéuticos (ver). El contenido de isótopos radiactivos en el cuerpo y la dinámica de su metabolismo se determinan mediante contadores de radiación externa humana.

La suposición de que todos los cuerpos están formados por partículas diminutas fue formulada por los antiguos filósofos griegos Leucipo y Demócrito hace unos 2500 años. Estas partículas se llamaron átomos, que significa "indivisibles". Un átomo es la partícula más pequeña, más simple, no componente y, por tanto, indivisible.

Pero aproximadamente desde mediados del siglo XIX. Comenzaron a aparecer hechos experimentales que arrojaban dudas sobre la idea de la indivisibilidad de los átomos. Los resultados de estos experimentos sugirieron que los átomos tienen una estructura compleja y que contienen partículas cargadas eléctricamente.

La evidencia más sorprendente de la compleja estructura del átomo fue el descubrimiento del fenómeno de la radiactividad, realizado por el físico francés Henri Becquerel en 1896.

Enrique Becquerel (1852-1908)
Físico francés. Uno de los descubridores de la radiactividad.

Becquerel descubrió que el elemento químico uranio emite espontáneamente (es decir, sin influencias externas) rayos invisibles hasta ahora desconocidos, que más tarde se denominaron radiación radiactiva.

Dado que la radiación radiactiva tenía propiedades inusuales, muchos científicos comenzaron a estudiarla. Resultó que no solo el uranio, sino también algunos otros elementos químicos (por ejemplo, el radio) también emiten rayos radiactivos de forma espontánea. La capacidad de los átomos de algunos elementos químicos de emitir radiación espontánea comenzó a denominarse radiactividad (del latín radio - irradio y activus - eficaz).

Ernest Rutherford (1871-1935)
Físico inglés. Descubrió la compleja composición de la radiación radiactiva del radio y propuso un modelo nuclear de la estructura del átomo. Descubrió el protón

En 1899, como resultado de un experimento realizado bajo la dirección del físico inglés Ernest Rutherford, se descubrió que la radiación radiactiva del radio no es homogénea, es decir, tiene una composición compleja. Veamos cómo se llevó a cabo este experimento.

La figura 156a muestra un recipiente de plomo de paredes gruesas con un grano de radio en el fondo. Un haz de radiación radiactiva de radio sale a través de un orificio estrecho y golpea una placa fotográfica (la radiación de radio se produce en todas direcciones, pero no puede atravesar una gruesa capa de plomo). Después de revelar la placa fotográfica, se encontró una mancha oscura en ella, justo en el lugar donde incidió el rayo.

Arroz. 156. Esquema del experimento de Rutherford para determinar la composición de la radiación radiactiva.

Luego se cambió el experimento (Fig. 156, b): se creó un fuerte campo magnético que actuó sobre el haz. En este caso, aparecieron tres manchas en la placa revelada: una, la central, estaba en el mismo lugar que antes, y las otras dos estaban en lados opuestos de la central. Si dos corrientes se desvían de la dirección anterior en un campo magnético, entonces son corrientes de partículas cargadas. La desviación en diferentes direcciones indicaba diferentes signos de carga eléctrica de las partículas. En una corriente solo estaban presentes partículas cargadas positivamente, en la otra, partículas cargadas negativamente. Y el flujo central era radiación que no tenía carga eléctrica.

Las partículas cargadas positivamente se denominan partículas alfa, las partículas cargadas negativamente se denominan partículas beta y las partículas neutras se denominan partículas gamma o cuantos gamma.

José John Thomson (1856-1940)
Físico inglés. Electrón abierto. Propuso uno de los primeros modelos de la estructura del átomo.

Algún tiempo después, como resultado del estudio de diversas características físicas y propiedades de estas partículas (carga eléctrica, masa, etc.), se pudo establecer que la partícula β es un electrón y la partícula α es un electrón completamente ionizado. Átomo del elemento químico helio (es decir, un átomo de helio que ha perdido ambos electrones). También resultó que la radiación γ es uno de los tipos, o más bien rangos, de radiación electromagnética (ver Fig. 136).

El fenómeno de la radiactividad, es decir, la emisión espontánea de partículas α, β y α por la materia, junto con otros hechos experimentales, sirvió de base para suponer que los átomos de la materia tienen una composición compleja. Como se sabía que el átomo en su conjunto es neutro, este fenómeno llevó a suponer que la composición del átomo incluye partículas cargadas negativa y positivamente.

Basándose en estos y otros hechos, el físico inglés Joseph John Thomson propuso en 1903 uno de los primeros modelos de la estructura del átomo. Según Thomson, un átomo es una esfera en cuyo volumen se distribuye uniformemente una carga positiva. Dentro de esta esfera se encuentran los electrones. Cada electrón puede oscilar alrededor de su posición de equilibrio. La carga positiva de la bola es igual en valor absoluto a la carga negativa total de los electrones, por lo que la carga eléctrica del átomo en su conjunto es igual a cero.

El modelo de estructura del átomo propuesto por Thomson necesitaba verificación experimental. En particular, era importante comprobar si la carga positiva se distribuye realmente por todo el volumen del átomo con una densidad constante. Por ello, en 1911, Rutherford, junto con sus colegas, llevaron a cabo una serie de experimentos para estudiar la composición y estructura de los átomos.

Para comprender cómo se llevaron a cabo estos experimentos, considere la Figura 157. En los experimentos, se utilizó un recipiente de plomo C con una sustancia radiactiva P que emite partículas α. De esta nave salen partículas α a través de un canal estrecho a una velocidad del orden de 15.000 km/s.

Arroz. 157. Esquema de instalación del experimento de Rutherford sobre el estudio de la estructura del átomo.

Dado que las partículas α no se pueden ver directamente, para detectarlas se utiliza una pantalla de vidrio E. La pantalla está cubierta con una fina capa de una sustancia especial, por lo que se producen destellos en los puntos donde las partículas α golpean la pantalla, que son observado usando un microscopio M. Este método de registrar partículas se llama método , centelleos (es decir, destellos).

Todo este conjunto se coloca en un recipiente del que se ha evacuado el aire (para eliminar la dispersión de las partículas α debido a sus colisiones con las moléculas de aire).

Si no hay obstáculos en el camino de las partículas α, caen sobre la pantalla en un haz estrecho y ligeramente ensanchado (Fig. 157, a). En este caso, todos los destellos que aparecen en la pantalla se fusionan en un pequeño punto de luz.

Si, en el camino de las partículas α, se coloca una lámina delgada F del metal en estudio (Fig.157, b), entonces, al interactuar con la sustancia, las partículas α se dispersan en todas direcciones en diferentes ángulos φ (solo tres Los ángulos se muestran en la figura: φ1, φ2 y φ3).

Cuando la pantalla está en la posición 1, la mayoría de los destellos se ubican en el centro de la pantalla. Esto significa que la mayor parte de todas las partículas α atravesaron la lámina, casi sin cambiar la dirección original (dispersadas en pequeños ángulos). A medida que te alejas del centro de la pantalla, el número de destellos disminuye. En consecuencia, con un aumento en el ángulo de dispersión φ, el número de partículas dispersadas en estos ángulos disminuye drásticamente.

Al mover la pantalla junto con el microscopio alrededor de la lámina, se puede encontrar que un cierto (muy pequeño) número de partículas están dispersas en ángulos cercanos a 90° (esta posición de la pantalla se indica con el número 2), y algunas Las partículas se dispersan en ángulos del orden de 180°, es decir, como resultado de la interacción con la lámina, son arrojadas hacia atrás (posición 3).

Fueron estos casos de dispersión de partículas α en ángulos grandes los que proporcionaron a Rutherford la información más importante para comprender cómo están dispuestos los átomos de la materia. Después de analizar los resultados de los experimentos, Rutherford llegó a la conclusión de que una desviación tan fuerte de las partículas α sólo es posible si existe un campo eléctrico extremadamente fuerte dentro del átomo. Un campo de este tipo podría crearse mediante una carga concentrada en un volumen muy pequeño (en comparación con el volumen de un átomo).

Uno de los ejemplos de una representación esquemática del modelo nuclear del átomo propuesto por E. Rutherford.

Arroz. 158. Trayectorias de vuelo de partículas α al atravesar átomos de materia.

Dado que la masa de un electrón es aproximadamente 8000 veces menor que la masa de una partícula α, los electrones que forman el átomo no podrían cambiar significativamente la dirección del movimiento de las partículas α. Por lo tanto, en este caso, solo podemos hablar de las fuerzas de repulsión eléctrica entre las partículas α y la parte del átomo cargada positivamente, cuya masa es mucho mayor que la masa de la partícula α.

Estas consideraciones llevaron a Rutherford a crear un modelo nuclear (planetario) del átomo (que ya conoce del curso de física de octavo grado). Recordemos que, según este modelo, un núcleo cargado positivamente se sitúa en el centro del átomo, ocupando un volumen muy pequeño del átomo. Los electrones se mueven alrededor del núcleo, cuya masa es mucho menor que la masa del núcleo. Un átomo es eléctricamente neutro porque la carga del núcleo es igual al módulo de la carga total de los electrones.

Rutherford pudo estimar el tamaño de los núcleos atómicos. Resultó que, dependiendo de la masa de un átomo, su núcleo tiene un diámetro de aproximadamente 10 -14 - 10 -15 m, es decir, es decenas e incluso cientos de miles de veces más pequeño que un átomo (un átomo tiene un diámetro de unos 10 -10 m).

La Figura 158 ilustra el paso de partículas α a través de átomos de materia desde el punto de vista del modelo nuclear. Esta figura muestra cómo cambia la trayectoria de vuelo de las partículas α dependiendo de qué tan lejos del núcleo vuelan. La intensidad del campo eléctrico creado por el núcleo y, por tanto, la fuerza de acción sobre la partícula α, disminuye con bastante rapidez a medida que aumenta la distancia al núcleo. Por tanto, la dirección de vuelo de una partícula cambia mucho sólo si pasa muy cerca del núcleo.

Dado que el diámetro del núcleo es mucho menor que el diámetro del átomo, la mayoría de las partículas α pasan a través del átomo a distancias del núcleo donde la fuerza repulsiva del campo creado por él es demasiado pequeña para cambiar significativamente la dirección de las partículas α. Y sólo unas pocas partículas vuelan cerca del núcleo, es decir, en la zona de un campo intenso, y se desvían en grandes ángulos. Son estos resultados los que se obtuvieron en el experimento de Rutherford.

Así, como resultado de experimentos sobre la dispersión de partículas α, se demostró la inconsistencia del modelo atómico de Thomson, se propuso el modelo nuclear de la estructura del átomo y se estimaron los diámetros de los núcleos atómicos.

Preguntas

¿Cuál fue el descubrimiento realizado por Becquerel en 1896?
Cuéntenos cómo se llevó a cabo el experimento, cuyo esquema se muestra en la Figura 156. ¿Qué se reveló como resultado de este experimento?
¿Qué atestiguó el fenómeno de la radiactividad?
¿Qué era un átomo según el modelo propuesto por Thomson?
Utilizando la figura 157, describa cómo se llevó a cabo el experimento sobre la dispersión de partículas α.
¿A qué conclusión llegó Rutherford basándose en el hecho de que algunas partículas α, al interactuar con la lámina, se dispersaban en ángulos grandes?
¿Qué es un átomo según el modelo nuclear de Rutherford?

Lección 51 La radiactividad como evidencia de la compleja estructura de los átomos.

El propósito de la lección.: para dar a los estudiantes una idea de la radiactividad

durante las clases

Análisis del trabajo de control.
Aprendiendo nuevo material

La hipótesis de que todos los cuerpos están formados por partículas diminutas fue propuesta por los antiguos filósofos griegos Leucipo y Demócrito hace más de dos milenios. Estas partículas se llamaron "átomos", que significa indivisibles. Pero a partir de mediados del siglo IX se puso en duda la idea de la indivisibilidad del átomo. El trabajo experimental ha demostrado que su estructura incluye partículas cargadas eléctricamente.

Becquerel Antoine Henri, físico francés (por el descubrimiento de la radiactividad del uranio recibió el Premio Nobel en 1903, poseedor de todas las distinciones de la Academia de Ciencias de París, miembro de la Royal Society).

El descubrimiento de la radiactividad natural, fenómeno que demuestra la compleja composición del núcleo atómico, se produjo gracias a un feliz accidente.

En 1896, el físico francés Antoine Becquerel descubrió que la sal de uranio situada junto a una placa fotográfica empaquetada hacía que se volviera negra. El estudio de esta penetrante radiación de uranio, junto con Pierre y Marie Curie, condujo al descubrimiento de la radiactividad. Así comenzó la era atómica en la historia de la humanidad.

Becquerel descubrió que el elemento químico uranio emite espontáneamente, es decir, sin influencias externas, rayos que antes eran invisibles. Se inició una intensa investigación. Se ha descubierto que la radiación de las sales de uranio ioniza el aire y enrarece el electroscopio. Estos rayos se denominaron posteriormente radiación radiactiva.

Esta capacidad de los átomos de algunos elementos químicos de emitir radiación espontánea comenzó a denominarse radiactividad.

RADIACTIVIDAD (del latín radio - emito rayos y activus - efectivo), la transformación espontánea de núcleos atómicos inestables en núcleos de otros elementos, acompañada de la emisión de partículas o un cuanto g. Se conocen 4 tipos de radiactividad: desintegración alfa, desintegración beta, fisión espontánea de núcleos atómicos, radiactividad de protones (radiactividad de dos protones y dos neutrones predicha, pero aún no observada). La radiactividad se caracteriza por una disminución exponencial del número medio de núcleos a lo largo del tiempo.

En 1899, Ernest Rutherford descubrió experimentalmente que la radiación radiactiva del radio no es homogénea y tiene una composición compleja. En un recipiente de plomo de paredes gruesas colocó un grano de radio. Un haz de radiación radiactiva de radio pasó a través de un agujero estrecho y golpeó una placa fotográfica. Después de revelar la placa fotográfica, se encontró una mancha en ella. Luego se modificó el experimento, ahora el haz de radiación pasó a través de la región del campo magnético antes de incidir en la placa fotográfica.

Como resultado, el campo magnético dividió este haz en tres y, después del revelado, se encontraron tres puntos en la placa fotográfica, uno en el centro y dos a un lado. Esto sugiere que el haz de radiación estaba formado por partículas α alfa cargadas positivamente, partículas β beta cargadas negativamente y partículas neutras γ gamma.

Estos tres tipos de radiación son muy diferentes entre sí en cuanto a su poder de penetración. Los rayos alfa α tienen el menor poder de penetración. Una capa de papel de aproximadamente 0,1 mm de espesor ya les resulta opaca. Para los rayos β beta, una placa de aluminio con un espesor de varios milímetros es opaca, los rayos gamma γ son los más penetrantes, una capa de plomo de 1 cm de espesor no es un obstáculo insuperable para ellos.

En cuanto a sus propiedades, los rayos gamma γ se parecen a los rayos X. Se trata de ondas electromagnéticas con una longitud de 10 -8 a 10 -11 cm.

Fue más fácil experimentar con rayos β beta, ya que se desviaban fuertemente tanto en los campos magnéticos como en los eléctricos. En el estudio se descubrió que son electrones que se mueven a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz.

Resultó más difícil revelar la naturaleza de las partículas α alfa. Rutherford finalmente resolvió este enigma. Las partículas alfa resultaron ser los núcleos del átomo de helio, es decir. es un átomo completamente ionizado del elemento químico helio.

¿Qué sucede con la materia cuando se expone a la radiación? En primer lugar, la asombrosa constancia con la que los elementos radiactivos emiten radiación. Durante el día, meses, años, la intensidad de la radiación no cambia notablemente. No se ve afectado por el calentamiento o el aumento de presión, las reacciones químicas en las que entró el elemento radiactivo tampoco afectaron la intensidad de la radiación.

En segundo lugar, la radiactividad va acompañada de una liberación de energía, que se libera de forma continua durante varios años. ¿De dónde viene esta energía? Cuando es radiactiva, la sustancia sufre algunos cambios. Se sugirió que los propios átomos sufren transformaciones.

Posteriormente se descubrió que como resultado de la transformación atómica se forma una nueva sustancia, de un tipo completamente nuevo, completamente diferente en sus propiedades físicas y químicas a la original. Esta nueva sustancia también es inestable y sufre transformaciones con la emisión de una radiación radiactiva característica.

Entonces, el fenómeno de la radiactividad indica que los átomos de las sustancias tienen una composición compleja.

III. Consolidación de lo estudiado

¿Cuál fue el descubrimiento realizado por Becquerel en 1896?
¿Cómo llegó a denominarse la capacidad de los átomos de algunos elementos químicos de emitir radiación espontánea?
¿Cómo se llaman las partículas que forman la radiación radiactiva?
¿Qué indica el fenómeno de la radiactividad?

IV. Tarea

1. § 55, responder a las preguntas.

ELECTRÓN (e, e -), partícula elemental estable cargada negativamente con espín 1/2, masa aprox. 9·10 -28 gy un momento magnético igual al magnetón de Bohr; Se refiere a los leptones y participa en interacciones electromagnéticas, débiles y gravitacionales. Un electrón es uno de los principales elementos estructurales de la materia; Las capas electrónicas de los átomos determinan las propiedades ópticas, eléctricas, magnéticas y químicas de los átomos y las moléculas, así como la mayoría de las propiedades de los sólidos.

DECAIMIENTO ALFA (desintegración a), un tipo de desintegración radiactiva de los núcleos atómicos, cuando se emite una partícula alfa, la carga del núcleo disminuye en 2 unidades, el número de masa, en 4. 3000 núcleos a-activos, la mayoría de los cuales se obtienen artificialmente.

PARTÍCULA ALFA (partícula a), el núcleo de un átomo de helio que contiene 2 protones y 2 neutrones.

Preguntas.

1. ¿Cuál fue el descubrimiento que hizo Becquerel en 1896?

Becquerel en 1896 descubrió que el elemento químico uranio U emite espontáneamente rayos invisibles.

2. ¿Cómo empezaron a llamarse la capacidad de los átomos de algunos elementos químicos de irradiarse espontáneamente?

Esta capacidad pasó a denominarse radiactividad.

3. Cuéntenos cómo se llevó a cabo el experimento, cuyo esquema se muestra en las Figuras 167, a, b. ¿Qué surgió de esta experiencia?

En el experimento de la Fig. 167 se colocó un grano de radio Ra en un recipiente de paredes gruesas. De él, a través de la rendija, sale un haz de radiación radiactiva que ilumina la placa fotográfica. Luego, el haz se vio afectado por un campo magnético, como resultado de lo cual el haz se dividió en tres corrientes: cargada positivamente, cargada negativamente y neutra, lo que se registró mediante la formación de tres puntos en la placa fotográfica.

4. ¿Cuáles eran los nombres de las partículas que componen la emisión radiactiva? ¿Cuáles son estas partículas?

Se descubrió que la radiación radiactiva consta de tres tipos de partículas: partículas α: átomos de helio ionizados He, partículas β: electrones y partículas γ: fotones.

TEMA DE LA LECCIÓN “Descubrimiento de la Radiactividad.

Radiaciones alfa, beta y gamma.

Metas de la lección.

Educativo - ampliación de las ideas de los estudiantes sobre la imagen física del mundo utilizando el ejemplo del fenómeno de la radiactividad; patrones de estudio

Educativo – continuar la formación de habilidades: el método teórico de estudiar los procesos físicos; comparar, generalizar; establecer conexiones entre los hechos estudiados; Plantear hipótesis y justificarlas.

educadores – sobre el ejemplo de la vida y obra de Marie y Pierre Curie para mostrar el papel de los científicos en el desarrollo de la ciencia; mostrar la no aleatoriedad de los descubrimientos aleatorios; (pensamiento: la responsabilidad de un científico, un descubridor por los frutos de sus descubrimientos), Continuar la formación de intereses cognitivos, habilidades colectivas, combinados con el trabajo independiente.

El curso y contenido de la lección.

.Organizar el tiempo

Mensaje sobre el tema y propósito de la lección.

2. La etapa de preparación para el estudio de un nuevo tema.

Actualización de los conocimientos disponibles de los estudiantes mediante la verificación de las tareas y un examen frontal superficial de los estudiantes.

3. Etapa de asimilación de nuevos conocimientos (25 min)

La radiactividad apareció en la Tierra desde el momento de su formación, y el hombre a lo largo de la historia del desarrollo de su civilización estuvo bajo la influencia de fuentes naturales de radiación. La Tierra está expuesta a un fondo de radiación, cuyas fuentes son la radiación solar, la radiación cósmica y la radiación de elementos radiactivos que se encuentran en la Tierra.

¿Qué es la radiación? ¿Cómo surge? ¿Qué tipos de radiación existen? ¿Y cómo protegerse de ello?

La palabra "radiación" proviene del latín. radio y significa viga. En principio, la radiación son todos los tipos de radiación que existen en la naturaleza: ondas de radio, luz visible, ultravioleta, etc. Pero las radiaciones son diferentes, algunas son útiles y otras son dañinas. En la vida cotidiana, estamos acostumbrados a denominar radiación a las radiaciones nocivas que surgen de la radiactividad de ciertos tipos de materia. Analicemos cómo se explica el fenómeno de la radiactividad en las lecciones de física.

El descubrimiento de la radiactividad se debió a un feliz accidente. Becquerel estudió durante mucho tiempo la luminiscencia de sustancias previamente irradiadas con la luz solar. Envolvió la placa fotográfica en papel negro grueso, colocó granos de sal de uranio encima y la expuso a la luz del sol. Después del revelado, la placa fotográfica se volvió negra en las zonas donde yacía la sal. Becquerel pensaba que la radiación del uranio se produce bajo la influencia de la luz solar. Pero un día, en febrero de 1896, no pudo realizar otro experimento debido al tiempo nublado. Becquerel volvió a guardar el disco en un cajón y colocó encima una cruz de cobre recubierta de sal de uranio. Habiendo revelado la placa, por si acaso, dos días después, encontró un ennegrecimiento en forma de una clara sombra de cruz. Esto significaba que las sales de uranio de forma espontánea, sin influencias externas, crean algún tipo de radiación. Se inició una intensa investigación. Pronto Becquerel estableció un hecho importante: la intensidad de la radiación está determinada únicamente por la cantidad de uranio en la preparación y no depende de en qué compuestos esté incluida. Por tanto, la radiación no es inherente a los compuestos, sino al elemento químico uranio. Luego se descubrió una cualidad similar en el torio.

Becquerel Antoine Henri físico francés. Se graduó en la Escuela Politécnica de París. Las principales obras están dedicadas a la radiactividad y la óptica. En 1896 descubrió el fenómeno de la radiactividad. En 1901 descubrió el efecto fisiológico de la radiación radiactiva. Becquerel recibió el Premio Nobel en 1903 por su descubrimiento de la radiactividad natural del uranio. (1903, junto con P. Curie y M. Sklodowska-Curie).

Descubrimiento del radio y el polonio.

En 1898, otros científicos franceses, Marie Skłodowska-Curie y Pierre Curie, aislaron dos nuevas sustancias del mineral de uranio, mucho más radiactivas que el uranio y el torio. Así se descubrieron dos elementos radiactivos hasta entonces desconocidos: el polonio y el radio. Fue un trabajo agotador, durante cuatro largos años la pareja casi no salió de su granero húmedo y frío. El polonio (Po-84) lleva el nombre de la tierra natal de María, Polonia. Radio (Ra -88): radiante; el término radiactividad fue propuesto por Maria Sklodowska. Todos los elementos con números de serie superiores a 83 son radiactivos, es decir. Ubicado en la tabla periódica después del bismuto. Durante 10 años de trabajo conjunto, han hecho mucho para estudiar el fenómeno de la radiactividad. Fue un trabajo desinteresado en nombre de la ciencia: en un laboratorio mal equipado y en ausencia de los fondos necesarios, los investigadores recibieron en 1902 un preparado de radio en una cantidad de 0,1 g. Para ello, fueron necesarios allí 45 meses de arduo trabajo y más de 10.000 operaciones de liberación química y cristalización.

Premio Nobel de Física.

La RADIACTIVIDAD es la capacidad de algunos núcleos atómicos de transformarse espontáneamente en otros núcleos, emitiendo al mismo tiempo diversas partículas: cualquier desintegración radiactiva espontánea es exotérmica, es decir, se produce con liberación de calor.

El cuerpo de Marie Sklodowska-Curie, encerrado en un ataúd de plomo, aún emite radiactividad con una intensidad de 360 becquerel/M3 a razón de aproximadamente 13 bq/M3... Fue enterrada con su marido...

La compleja composición de la radiación radiactiva.

En 1899, bajo la dirección del científico inglés E. Rutherford, se llevó a cabo un experimento que permitió detectar la compleja composición de la radiación radiactiva.

Como resultado de un experimento realizado bajo la dirección de un físico inglés. , Se encontró que la radiación radiactiva del radio no es homogénea, es decir. tiene una estructura compleja.

Rutherford Ernst (1871-1937), físico inglés, uno de los creadores de la teoría de la radiactividad y de la estructura del átomo, fundador de una escuela científica, miembro correspondiente extranjero de la Academia de Ciencias de Rusia (1922) y miembro honorario de la Academia de Ciencias de la URSS (1925). Director del Laboratorio Cavendish (desde 1919). Descubrió (1899) los rayos alfa y beta y estableció su naturaleza. Creó (1903, junto con F. Soddy) la teoría de la radiactividad. Propuso (1911) un modelo planetario del átomo. Realizó (1919) la primera reacción nuclear artificial. Predijo (1921) la existencia del neutrón. Premio Nobel (1908).

Un experimento clásico que permitió detectar la compleja composición de la radiación radiactiva.

La preparación de radio se colocó en un recipiente de plomo con un agujero. Se colocó una placa fotográfica frente al agujero. Un fuerte campo magnético actuó sobre la radiación.

Casi el 90% de los núcleos conocidos son inestables. Los núcleos radiactivos pueden emitir partículas de tres tipos: cargadas positivamente (partículas α - núcleos de helio), cargadas negativamente (partículas β - electrones) y neutras (partículas γ - cuantos de radiación electromagnética de onda corta). El campo magnético permite separar estas partículas.

4) Penetración α .β. radiación γ

Los rayos α tienen el menor poder de penetración. Una capa de papel de 0,1 mm de espesor ya les resulta opaca.

. Los rayos β son completamente bloqueados por una placa de aluminio de varios mm de espesor.

Los rayos γ, al atravesar una capa de plomo de 1 cm, reducen la intensidad 2 veces.

5) Naturaleza física de α .β. radiación γ

Ondas electromagnéticas de radiación γ 10 -10 -10 -13 m

La radiación gamma son fotones, es decir. Onda electromagnética que transporta energía. En el aire puede viajar largas distancias, perdiendo gradualmente energía como resultado de las colisiones con los átomos del medio. La intensa radiación gamma, si no se protege de ella, puede dañar no solo la piel, sino también los tejidos internos. Los materiales densos y pesados como el hierro y el plomo son excelentes barreras contra la radiación gamma.

Rayos β: una corriente de electrones que se mueve a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Rayos α: el núcleo del átomo de helio.

Etapa de consolidación de nuevos conocimientos.

1. ¿Cuál fue el descubrimiento que hizo Becquerel en 1896?

2. ¿Cómo empezaron a llamarse la capacidad de los átomos de algunos elementos químicos de irradiarse espontáneamente?

3. Cuéntenos cómo se llevó a cabo el experimento cuyo esquema se muestra en la figura. ¿Qué surgió de esta experiencia?

4. ¿Cuáles eran los nombres de las partículas que componen la emisión radiactiva?

5. ¿Cuáles son estas partículas?

6. ¿Qué atestigua el fenómeno de la radiactividad?

5. Etapa de debriefing, información sobre los deberes.

Tarea §§ 99,100