Оглавление 55 56 57 58 59 — — — 270 

Радиоактивные элементы и их распад. Рассматривая периодическую систему, мы до сих пор оставляли в стороне радиоактивные элементы и их положение в системе. Чтобы осветить этот вопрос, необходимо остановиться на явлениях радиоактивности более подробно, чем это было сделано в гл. IV.

После обнаружения в 1896 г. радиоактивности урана и открытия в 1898 г. радия было установлено, что радиоактивными являются также торий, полоний, актиний и ряд других элементов. Многие из радиоактивных элементов существуют в природе в почти невесомых количествах. Понятно, что при таких условиях их исследование представляет огромные трудности. Однако эти трудности удалось преодолеть, и теперь химические свойства почти всех радиоактивных элементов определены экспериментальным путем.

Радиоактивные элементы обладают всеми свойствами обыкновенных химических элементов: они имеют совершенно определенные атомные веса, образуют химические соединения, соответствующие их положению в периодической системе, и дают характерные спектры.:Но, кроме этих общих всем элементам свойств, они обладают еще специфической способностью длительно излучать энергию.

Лучи, испускаемые радиоактивными элементами, делятся на три группы: α-лучи, β-лучи и ϒ-лучи .

Атомы радиоактивных элементов неустойчивы и постепенно разрушаются, образуя новые атомы, новые химические элементы, отличные по своим свойствам от материнских элементов (например, при распаде атомов металла радия получаются инертные газырадон и гелий). Распад атомов сопровождается выбрасыванием α- или β-частиц, количество которых соответствует числу распадающихся атомов. Испускание ϒ-лучей представляет собой вторичное явление, обычно вызываемое β-лучами, подобно тому как удар катодных лучей об антикатод вызывает испускание рентгеновых лучей .

Длительное излучение энергии радиоактивными веществами на первый взгляд противоречит закону сохранения энергии. В действительности же такого противоречия нет, поскольку источником излучаемой энергии является внутренняя энергия атомов, уменьшающаяся при их превращении в новые атомы.

Изменение энергии, сопровождающее распад атомов радиоактивных элементов, гораздо больше, чем изменение энергии при обычных химических реакциях. Подсчитано, например, что при полном распаде 1 г радия выделяется 3,7∙ 106 ккал, т. е. приблизительно в 500 тысяч раз больше, чем при сгорании 1 г угля. Поэтому радиоактивный распад практически не зависит от температуры и протекает одинаково как при самых низких, так и при самых высоких температурах.

Скорость распада радона

Рис. 49. Скорость распада радона

Скорость, с которой распадаются радиоактивные элементы, весьма различна. Она характеризуется так называемой радиоактивной постоянной, показывающей, какая часть общего числа атомов радиоактивного элемента распадается в 1 сек. Чем больше радиоактивная постоянная, тем быстрее распадается элемент.

Скорость радиоактивного распада не остается неизменной во все время распада. Изучение этого процесса показало, что количество распадающихся атомов радиоактивного элемента в каждый данный момент пропорционально количеству находящихся налицо атомов. Другими словами, всегда распадается одна и та же часть наличного числа атомов. Отсюда следует, что если в течение некоторого времени разложилась половина имевшегося радиоактивного элемента, то в следующий такой же промежуток времени разложится половина остатка, т. е. вдвое меньше, еще в следующий — вдвое меньше, чем в предыдущий, и т. д.

Наблюдая, например, за изменением количества радона, установили, что через 3,85 дня остается половина первоначального количества, еще через 3,85 дня только ¼ , затем 1/8 и т. д.

Скорость распада радона графически показана на рис. 49, где на горизонтальной оси отложено время, а на вертикальной — количество радона. Промежуток времени, в течение которого разлагается половина первоначального количества радиоактивного элемента, называется периодом полураспада. Эта величина характеризует продолжительность жизни элемента. Для различных радиоактивных элементов она колеблется в колоссальных пределах — от долей секунды до миллиардов лет. В частности, период полураспада радия равен 1580 годам, т. е. определенное количество радия, сколько бы его ни было, уменьшается вдвое за 1580 лет.

56 57 58

Вы читаете, статья на тему Радиоактивные элементы и их распад