Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

E'lon qilingan http://www.allbest.ru/

Davlat avtonom ta'lim muassasasi

o'rtada kasb-hunar ta'limi -

Novokuybyshev davlat gumanitar va texnologiya kolleji

mavhum

intizom bo'yicha:"Kimyo"

Mavzu: "Radioaktiv izotoplardan texnologiyada foydalanish"

Grajdankina Daria Igorevna

1-kurs 16-guruh talabalari

Mutaxassislik 230115

2013

1. Izotoplar nima va ularni qanday olish mumkin

Adabiyotlar ro'yxati

radioaktiv izotop atom kamchiliklarini aniqlash

1. Izotoplar nima?

Izotoplar D.I.dagi har qanday kimyoviy elementning navlari. Mendeleev, turli atom og'irliklari bilan. Har qanday kimyoviy elementning turli izotoplari yadrodagi protonlar soni va atom qobig'idagi elektronlar soni bir xil bo'lib, bir xil atom raqamiga ega va D.I jadvalida ma'lum o'rinlarni egallaydi. Mendeleev. Izotoplar orasidagi atom og'irligining farqi ularning atomlarining yadrolarida turli xil miqdordagi neytronlar mavjudligi bilan izohlanadi.

Radioaktiv izotoplar - atomlari beqaror yadrolarga ega bo'lgan va nurlanish bilan birga radioaktiv parchalanish natijasida barqaror holatga o'tadigan D. I. Mendeleyev davriy sistemasining istalgan elementining izotoplari. Atom raqami 82 dan katta bo'lgan elementlar uchun barcha izotoplar radioaktivdir va alfa yoki beta parchalanishi bilan parchalanadi. Bular odatda tabiatda uchraydigan tabiiy radioaktiv izotoplardir. Bu elementlarning parchalanishida hosil bo'lgan atomlar, agar ularning atom soni 82 dan yuqori bo'lsa, o'z navbatida radioaktiv parchalanishga uchraydi, ularning hosilalari ham radioaktiv bo'lishi mumkin. Bu, xuddi ketma-ket zanjir yoki radioaktiv izotoplar oilasi deb ataladi. Tabiatda uchraydigan uchta radioaktiv oila ma'lum bo'lib, ular turkumning birinchi elementi nomi bilan uran, toriy va aktinouraniy (yoki aktiniy) oilalari deb nomlangan. Uran oilasiga radiy va radon kiradi. Har bir seriyaning oxirgi elementi yemirilish natijasida qoʻrgʻoshinning tartib raqami 82 boʻlgan turgʻun izotoplaridan biriga aylanadi.Bu turkumlarga qoʻshimcha ravishda seriya raqamlari 82 dan kam boʻlgan elementlarning individual tabiiy radioaktiv izotoplari ham maʼlum.Bular kaliydir. -40 va boshqalar. Ulardan kaliy-40 muhim ahamiyatga ega, chunki u har qanday tirik organizmda mavjud.

Barcha radioaktiv izotoplar kimyoviy elementlar sun'iy yo'l bilan olish mumkin.

Ularni olishning bir necha yo'li mavjud. Davriy tizimda oʻrta oʻrinlarni egallagan stronsiy, yod, brom va boshqalar kabi elementlarning radioaktiv izotoplari uran yadrosining boʻlinish mahsulotlari hisoblanadi. Yadro reaktorida olingan bunday mahsulotlar aralashmasidan ular radiokimyoviy va boshqa usullar yordamida ajratib olinadi. Deyarli barcha elementlarning radioaktiv izotoplari zarracha tezlatgichida ma'lum barqaror atomlarni protonlar yoki deytronlar bilan bombardimon qilish orqali hosil bo'lishi mumkin. Yadroviy reaktorda bir xil elementning barqaror izotoplarini neytronlar bilan nurlantirish orqali radioaktiv izotoplarni olish keng tarqalgan usuldir. Usul radiatsion tutilish deb ataladigan reaktsiyaga asoslangan. Agar modda neytronlar bilan nurlantirilsa, ikkinchisi zaryadsiz bo'lib, atom yadrosiga erkin yaqinlasha oladi va xuddi shu elementning yangi yadrosini hosil qilib, unga "yopishadi", lekin bitta qo'shimcha neytron bilan. Bunday holda, ma'lum miqdorda energiya shaklda chiqariladi gamma nurlanishi, shuning uchun jarayon radiatsiyaviy tutilish deb ataladi. Neytronlari ko'p bo'lgan yadrolar beqaror, shuning uchun hosil bo'lgan izotop radioaktivdir. Kamdan-kam istisnolardan tashqari, har qanday elementning radioaktiv izotoplarini shu tarzda olish mumkin.

Izotopning parchalanishi radioaktiv ham izotop hosil qilishi mumkin. Masalan, stronsiy-90 itriy-90 ga, bariy-140 lantan-140 ga va boshqalarga aylanadi.

Atom raqami 92 dan katta bo'lgan tabiatda noma'lum bo'lgan transuran elementlari (neptuniy, plutoniy, ameritsiy, kuriy va boshqalar) sun'iy yo'l bilan olingan, ularning barcha izotoplari radioaktivdir. Ulardan biri boshqa radioaktiv oila, neptuniy oilasini keltirib chiqaradi.

Reaktorlar va tezlatgichlarning ishlashi davomida ushbu qurilmalar va uning atrofidagi qurilmalarning materiallari va qismlarida radioaktiv izotoplar hosil bo'ladi. Qurilmalarning ishlashi to'xtatilgandan keyin ko'p yoki kamroq vaqt davom etadigan ushbu "induktsiyalangan faoliyat" kiruvchi nurlanish manbai hisoblanadi. Induktsiyali faollik neytronlar ta'sirida bo'lgan tirik organizmda ham sodir bo'ladi, masalan, avariya yoki atom portlashi.

Radioaktiv izotoplarning faolligi kyuri yoki uning hosilalari - millikuriya va mikrokuriya birliklarida o'lchanadi.

Kimyoviy va fizik uchun kimyoviy xossalari radioaktiv izotoplar tabiiy elementlardan deyarli farq qilmaydi; ularning har qanday moddaga qo'shilishi uning tirik organizmdagi xatti-harakatlarini o'zgartirmaydi.

Turg'un izotoplarni turli xil etiketli atomlar bilan almashtirish mumkin kimyoviy birikmalar. Ikkinchisining xossalari bundan o'zgarmaydi va agar tanaga kiritilsa, ular o'zini oddiy, etiketlanmagan moddalar kabi tutadi. Biroq, radiatsiya tufayli ularning qonda, to'qimalarda, hujayralarda va boshqalarda mavjudligini aniqlash oson. Bu moddalardagi radioaktiv izotoplar shu tariqa organizmga kiritilgan moddalarning taqsimlanishi va taqdirining ko'rsatkichlari yoki ko'rsatkichlari bo'lib xizmat qiladi. Shuning uchun ular "radioaktiv izlovchilar" deb ataladi. Radioizotop diagnostikasi va turli eksperimental tadqiqotlar uchun turli xil radioaktiv izotoplar bilan etiketlangan ko'plab noorganik va organik birikmalar sintez qilingan.

2. Radioaktiv izotoplarning texnikada qo‘llanilishi

"Teglangan atomlar" yordamida olib borilgan eng ajoyib tadqiqotlardan biri bu organizmlardagi metabolizmni o'rganish edi. Nisbatan qisqa vaqt ichida tananing deyarli to'liq yangilanishi isbotlangan. Uning tarkibidagi atomlar yangilari bilan almashtiriladi. Faqat temir, qonni izotopik o'rganish bo'yicha tajribalar ko'rsatdi, bu qoidadan istisno. Temir qizil qon tanachalaridagi gemoglobinning bir qismidir. Radioaktiv temir atomlari oziq-ovqat mahsulotlariga kiritilganda, fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan erkin kislorod dastlab karbonat angidrid emas, balki suvning bir qismi ekanligi aniqlandi. Radioaktiv izotoplarni sanoatda qo'llash sohasi keng. Bunga misol qilib, dvigatellarda piston halqasining aşınmasını kuzatishning quyidagi usuli hisoblanadi ichki yonish. Porshen halqasini neytronlar bilan nurlantirish orqali ular unda yadro reaksiyalarini keltirib chiqaradi va uni radioaktiv qiladi. Dvigatel ishlayotganida, halqa materialining zarralari soqol yog'iga kiradi. Dvigatel ishlagandan so'ng, moyning radioaktivlik darajasini tekshirish orqali halqaning eskirishi aniqlanadi. Radioaktiv izotoplar metallarning tarqalishini, portlash pechlaridagi jarayonlarni va boshqalarni baholashga imkon beradi.

Radioaktiv preparatlarning kuchli gamma nurlanishi metall quymalarining ichki tuzilishini o'rganish uchun ulardagi nuqsonlarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Mahsulotlarni transilluminatsiya qilish uchun katta hajmli rentgen birliklari o'rniga gamma nurlarini chiqaradigan radioaktiv izotoplardan foydalanish mumkin, chunki gamma nurlarining xossalari gamma nurlarining xususiyatlariga o'xshash. rentgen nurlari. Tekshiriladigan mahsulotning bir tomoniga gamma-nurlarining manbai, ikkinchi tomoniga esa fotografik plyonka joylashtiriladi. Ushbu sinov usuli gamma nuqsonlarni aniqlash deb ataladi. Shu tarzda hozirgi vaqtda qora va rangli quyma, tayyor mahsulotlar (qalinligi 300 mm gacha bo'lgan po'lat buyumlar) va choklarning sifati tekshiriladi. Radioaktiv izotoplar yordamida metall chiziq yoki prokatning qalinligini yo'lda va kontaktsiz o'lchash oson va avtomatik ravishda qalinlikni doimiy ravishda ushlab turadi. Mashinaning roliklari ostidan chiqib ketadigan harakatlanuvchi kamar ostiga beta-zarrachalar manbai joylashtirilgan. Lentaning qalinligining o'zgarishi, shuning uchun hisoblagichdagi oqimning o'zgarishiga olib keladi. Bu oqim kuchayadi va yo ga yo'naltiriladi o'lchash moslamasi, yoki bir zumda birlashtiradigan yoki aksincha, rulonlarni bir-biridan itarib yuboradigan avtomatik mashinaga. Ushbu turdagi qurilmalar qog'oz, kauchuk va charm sanoatida ham qo'llaniladi. Radioizotop manbalari yaratildi elektr energiyasi. Ular nurlanishni o'zlashtiradigan namunada hosil bo'lgan issiqlikdan foydalanadilar. Termojuftlar bu issiqlikni aylantiradi elektr toki. Bir necha kilogramm og'irlikdagi manba 10 yillik uzluksiz ishlash uchun bir necha o'n vatt quvvatni ta'minlaydi. Bunday manbalar borish qiyin bo'lgan joylarda ishlaydigan avtomatik mayoqlar va avtomatik ob-havo stantsiyalarini quvvatlantirish uchun ishlatiladi. Oyga uchirilgan sovet oy roverlarida yanada kuchli manbalar o'rnatildi. Ular -140 dan +120 gacha bo'lgan haroratlarda ishonchli ishladilar.

"Teglangan atomlar" yordamida olib borilgan eng ajoyib tadqiqotlardan biri bu organizmlardagi metabolizmni o'rganish edi. Nisbatan qisqa vaqt ichida tananing deyarli to'liq yangilanishi isbotlangan. Uning tarkibidagi atomlar yangilari bilan almashtiriladi. Faqat temir, qonni izotopik o'rganish bo'yicha tajribalar ko'rsatdi, bu qoidadan istisno. Temir qizil qon tanachalaridagi gemoglobinning bir qismidir. Radioaktiv temir atomlari oziq-ovqat mahsulotlariga kiritilganda, fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan erkin kislorod dastlab karbonat angidrid emas, balki suvning bir qismi ekanligi aniqlandi. Radioaktiv izotoplar tibbiyotda diagnostika va davolash maqsadlarida qo'llaniladi. Qonga oz miqdorda kiritilgan radioaktiv natriy qon aylanishini o'rganish uchun ishlatiladi, yod qalqonsimon bezda, ayniqsa Graves kasalligida intensiv ravishda to'planadi. Hisoblagich bilan radioaktiv yodning cho'kmasini kuzatib, tezda tashxis qo'yish mumkin. Radioaktiv yodning katta dozalari anormal rivojlanayotgan to'qimalarning qisman nobud bo'lishiga olib keladi va shuning uchun radioaktiv yod Graves kasalligini davolash uchun ishlatiladi. Kuchli kobalt gamma nurlanishi saraton kasalligini davolashda qo'llaniladi (kobalt quroli).

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

1. Gaisinskiy M.N., Yadro kimyosi va uning ilovalari, tarjima. frantsuzdan, Moskva, 1961 yil

2. Eksperimental yadro fizikasi, ed. E. Segre, trans. ingliz tilidan, 3-jild, M., 1961; INTERNET tarmoq vositalari

Allbest.ru saytida joylashgan

Shunga o'xshash hujjatlar

Radioaktivlik hodisasining mohiyati, uning ochilishi va o'rganilishi tarixi, hozirgi zamon bilimlari, ularning ahamiyati va turli sohalarda qo'llanilishi. Radioaktiv nurlanish turlari, ularning xususiyatlari va o'ziga xos xususiyatlar. Alfa, beta, gamma yemirilish tartibi va bosqichlari.

muddatli ish, 05/10/2009 qo'shilgan


Tabiiy radioaktivlik erning barcha qatlamlarida mavjud bo'lgan tabiiy radioaktiv izotoplar tufayli yuzaga keladi. Radioaktiv oilalarga kiruvchi radioaktiv izotoplarning ajdodlari radiy va toriydir.

muddatli ish, 25.11.2008 qo'shilgan


Radioaktiv parchalanish qonuni. Kimyoviy elementlarning ionlarini aniqlash. Radiometrik titrlash usuli, izotopik suyultirish, faollashuv tahlili, kimyoviy elementlarning tabiiy radioaktiv izotoplarini chiqarish orqali tarkibini aniqlash.

taqdimot, 05/07/2016 qo'shilgan


Spektrlarni tahlil qilish orqali plutoniy izotoplarining nisbiy tarkibini aniqlash, aniqlangan chiziqlar bo'yicha izotoplar tarkibining miqdoriy nisbati. Spektrning chuqurlik va chiziqli kesimlarini topishni baholash. Xatolar tarkibini hisoblash.

muddatli ish, 23.08.2016 qo'shilgan


Tabiiy va sun'iy radioaktiv qatorlar. Radioaktiv parchalanish turlari. Tabiatda kuzatilgan asosiy radioaktiv qatorlar. Toriy, neptuniy, radiy, aktiniy qatorlarining xarakteristikasi. Yadrolarning radioaktiv transformatsiyalari. nuklidlarning ketma-ket zanjirlari.

taqdimot, 30.05.2015 qo'shilgan


Kimyoviy xarakteristikasi va jismoniy xususiyatlar vodorod. Vodorod izotoplaridagi atomlar massasidagi farqlar. Neytral qo'zg'atilmagan vodorod atomining yagona elektron qatlamining konfiguratsiyasi. Kashfiyot tarixi, tabiatda topilma, olish usullari.

taqdimot, 01/14/2011 qo'shilgan


Aktinidlarning kimyoviy xossalarining xarakteristikasi. Transplutonium elementlarini miqdoriy aniqlash. Noorganik va organik reagentlar bilan cho'ktirish yo'li bilan ajratish. Transplutonium elementlarini ajratib olish va ajratish usullari. Metall uranni olish.

referat, 03.10.2010 qo'shilgan


Murakkab va oddiy noorganik moddalarni tasniflashning umumiy tamoyillari. Atomlarning o'lchamlari va ularning elementlarning davriy tizimidagi o'rni bilan bog'liqligi. Elektr dissotsilanish va elektrolit eritmalari haqida tushuncha. Vodorod aloqasi va membrana sensorlari.

test, 02/01/2011 qo'shilgan


Radioaktiv nurlanishning ionlanish va sintillash usullari. Radioaktiv reagentlar yordamida eritmadagi kimyoviy elementlarning ionlarini aniqlash. Radiatsiyalarni ro'yxatga olishning optimal vaqti. Radiometrik titrlash va faollashtirish tahlili usuli.

muddatli ish, 05/07/2016 qo'shilgan


Sirka kislotaning fizik va kimyoviy xossalari. Aldegid oksidlanish jarayonining xarakteristikasi. Asetaldegid va etanal ishlab chiqarish usuli. Sirka kislotasini olish jarayonida hosil bo'ladigan qo'shimcha mahsulotlar miqdorini hisoblash tamoyillari. Kolbe usulining mohiyati.

Kurs ishi

Mavzu bo'yicha taqdimot: "Radioaktivlik.

Texnologiyada radioaktiv izotoplardan foydalanish”

Kirish

1. Radioaktiv nurlanish turlari

2. Radioaktivlikning boshqa turlari

3. Alfa yemirilishi

4.Beta parchalanishi

5. Gamma-emirilish

6. Radioaktiv parchalanish qonuni

7. Radioaktiv qatorlar

8. Radioaktiv nurlanishning odamga ta'siri

9. Radioaktiv izotoplarni qo'llash

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Radioaktivlik- atom yadrolarining turli zarrachalar va elektromagnit nurlanishlar chiqishi bilan birga boshqa yadrolarga aylanishi. Hodisaning nomi shundan: lotincha radioda - nurlantiraman, activus - samarali. Bu so'zni Mari Kyuri kiritgan. Beqaror yadro - radionuklidning parchalanishi paytida ular undan uchib ketishadi yuqori tezlik bir yoki bir nechta yuqori energiyali zarralar. Bu zarrachalarning oqimi radioaktiv nurlanish yoki oddiygina nurlanish deb ataladi.

rentgen nurlari. Radioaktivlikning kashf etilishi bevosita Rentgenning kashfiyoti bilan bog'liq edi. Bundan tashqari, bir muncha vaqt bu nurlanishning bir xil turi deb o'ylangan. 19-asr oxiri umuman olganda, u ilgari noma'lum bo'lgan turli xil "nurlanishlar" ni kashf etishga boy edi. 1880-yillarda ingliz fizigi Jozef Jon Tomson elementar tashuvchilarni o'rganishni boshladi. manfiy zaryad, 1891 yilda irland fizigi Jorj Jonston Stoni (1826-1911) bu zarralarni elektronlar deb atagan. Nihoyat, dekabr oyida Vilgelm Konrad Rentgen yangi turdagi nurlar kashf etilganini e'lon qildi va uni rentgen nurlari deb atadi. Hozirgacha ko'pgina mamlakatlarda ular shunday deb ataladi, ammo Germaniya va Rossiyada nemis biologi Rudolf Albert fon Köllikerning (1817-1905) rentgen nurlarini chaqirish taklifi qabul qilinadi. Bu nurlar vakuumda tez harakatlanuvchi elektronlar (katod nurlari) toʻsiq bilan toʻqnashganda hosil boʻladi. Ma'lumki, katod nurlari shishaga tushganda, u chiqaradi ko'rinadigan yorug'lik- yashil luminesans. Rentgen bir vaqtning o'zida oynadagi yashil nuqtadan boshqa ko'rinmas nurlar chiqishini aniqladi. Bu tasodifan sodir bo'ldi: qorong'i xonada bariy tetrasiyanoplatinat Ba (ilgari u bariy platina siyanidi deb atalgan) bilan qoplangan yaqin ekran porlab turardi. Ushbu modda ultrabinafsha, shuningdek, katodik nurlar ta'sirida yorqin sariq-yashil luminesans beradi. Ammo katod nurlari ekranga tushmadi, bundan tashqari, qurilma qora qog'oz bilan qoplanganida, ekran porlashda davom etdi. Tez orada Rentgen radiatsiya ko'plab shaffof bo'lmagan moddalardan o'tib, qora qog'ozga o'ralgan yoki hatto metall qutiga joylashtirilgan fotografik plastinkaning qorayishiga olib kelishini aniqladi. Nurlar juda qalin kitobdan, 3 sm qalinlikdagi archa taxtasidan, 1,5 sm qalinlikdagi alyuminiy plastinkadan o'tdi ... Rentgen o'z kashfiyotining imkoniyatlarini angladi: “Agar siz qo'lingizni tushirish trubkasi va ekran o'rtasida tutsangiz. , - deb yozgan u, - keyin quyuq soyalar qo'lning engil konturlari fonida ko'rinadigan suyaklardir. Bu tarixdagi birinchi rentgen tekshiruvi edi.

Rentgenning kashfiyoti bir zumda butun dunyoga tarqaldi va nafaqat mutaxassislarni hayratga soldi. 1896 yil arafasida Germaniya shahridagi kitob do'konida qo'lning fotosurati namoyish etildi. Unda tirik odamning suyaklari, barmoqlaridan birida esa nikoh uzugi ko'rinib turardi. Bu Rentgenning xotini qo'lining rentgen fotosurati edi. Rentgenning birinchi xabari Yangi turdagi nurlar haqida" 28 dekabrda "Würzburg fizika-tibbiy jamiyatining hisobotlari" da nashr etilgan, u darhol tarjima qilingan va nashr etilgan. turli mamlakatlar, Londonda nashr etilgan eng mashhur ilmiy jurnal "Nature" ("Nature") 1896 yil 23 yanvarda Rentgenning maqolasini nashr etdi.

Butun dunyoda yangi nurlar o'rganila boshlandi, bir yil ichida ushbu mavzu bo'yicha mingdan ortiq maqola nashr etildi. Dizayni sodda, rentgen apparatlari shifoxonalarda ham paydo bo'ldi: yangi nurlarning tibbiy qo'llanilishi aniq edi.

Hozirgi vaqtda rentgen nurlari butun dunyoda keng qo'llaniladi (va nafaqat tibbiy maqsadlarda).

Bekkerel nurlari. Rentgenning kashfiyoti tez orada xuddi shunday ajoyib kashfiyotga olib keldi. U 1896 yilda frantsuz fizigi Antuan Anri Bekkerel tomonidan yaratilgan. U 1896 yil 20 yanvarda Akademiyaning yig'ilishida bo'lib, unda fizik va faylasuf Anri Puankare Rentgenning kashfiyoti haqida gapirdi va Frantsiyada allaqachon yaratilgan inson qo'lining rentgenogrammalarini namoyish etdi. Puankare yangi nurlar haqidagi hikoya bilan cheklanib qolmadi. U bu nurlarning luminesans bilan bog'liqligini va, ehtimol, har doim bu turdagi luminesans bilan bir vaqtda sodir bo'lishini taklif qildi, shuning uchun katod nurlari, ehtimol, undan voz kechish mumkin. Ultrabinafsha - floresans yoki fosforessensiya ta'sirida moddalarning porlashi (19-asrda bu tushunchalar o'rtasida qat'iy farq yo'q edi) Bekkerelga tanish edi: uning otasi Aleksandr Edmond Bekkerel (1820-1891) va bobosi Antuan Sezar Bek (1178-1788) 1878) u bilan shug'ullangan - ikkala fizik; Antuan Anri Bekkerelning o'g'li Jak fizik bo'ldi, u "meros orqali" Parij muzeyida fizika kafedrasini qabul qildi. tabiiy tarix, Bekkerelis 1838 yildan 1948 yilgacha 110 yil davomida ushbu bo'limni boshqargan.

Bekkerel rentgen nurlarining floresan bilan bog'liqligini tekshirishga qaror qildi. Ba'zi uran tuzlari, masalan, uranil nitrat UO 2 (NO 3) 2, yorqin sariq-yashil floresansga ega. Bunday moddalar Bekkerelning u ishlagan laboratoriyasida edi. Uning otasi ham uran preparatlari bilan ishlagan, u quyosh nuri to'xtatilgandan so'ng, ularning porlashi juda tez - soniyaning yuzdan bir qismidan kamroq vaqt ichida yo'qolishini ko'rsatdi. Biroq, hech kim bu porlash Rentgenda bo'lgani kabi, noaniq materiallardan o'tishga qodir bo'lgan boshqa nurlarning emissiyasi bilan birga keladimi yoki yo'qligini tekshirmadi. Puankarening hisobotidan so'ng, Bekkerel sinab ko'rishga qaror qildi. 1896 yil 24 fevralda Akademiyaning haftalik yig'ilishida u ikki qatlamli qalin qora qog'ozga o'ralgan fotoplastinka olib, uning ustiga qo'sh kaliy uranil sulfat K 2 UO 2 (SO 4) 2 2H2O kristallarini qo'yish va Bularning barchasini quyosh nurida bir necha soat davomida ta'sir qilish, so'ngra fotografiya plitasi ishlab chiqilgandan so'ng, siz kristallarning biroz xiralashgan konturini ko'rishingiz mumkin. Agar plastinka va kristallar orasiga qalaydan kesilgan tanga yoki figura qo'yilsa, u holda ishlab chiqilgandan so'ng plastinkada bu narsalarning aniq tasviri paydo bo'ladi.

Bularning barchasi floresan va rentgen nurlari o'rtasidagi munosabatni ko'rsatishi mumkin. Yaqinda topilgan rentgen nurlarini ancha oson olish mumkin - katod nurlarisiz va buning uchun zarur bo'lgan vakuum trubkasi va yuqori kuchlanishsiz, ammo quyoshda isitiladigan uran tuzi qandaydir turdagi moddalarni chiqaradimi yoki yo'qligini tekshirish kerak edi. Qora qog'ozning ostiga kirib, fotografik emulsiyaga ta'sir qiluvchi gaz. Bunday imkoniyatni yo'q qilish uchun Bekkerel uran tuzi va fotografik plastinka orasiga shisha varaq qo'ydi - u hali ham yonib turardi. "Bu yerdan", deb xulosa qildi u qisqa xabar Bekkerel, - degan xulosaga kelishimiz mumkinki, yorug'lik tuzi yorug'likka shaffof bo'lmagan qora qog'oz orqali o'tadigan nurlar chiqaradi va fotografik plastinkadagi kumush tuzlarini tiklaydi. Go'yo Puankare to'g'ri aytdi va Rentgenning rentgenogrammasini butunlay boshqacha tarzda olish mumkin.

Bekkerel fotografik plitani yorituvchi nurlar paydo bo'lish sharoitlarini yaxshiroq tushunish va bu nurlarning xususiyatlarini o'rganish uchun ko'plab tajribalar o'tkaza boshladi. U kristallar va fotografiya plitasi orasiga turli moddalar - qog'oz, shisha, alyuminiy, mis, turli qalinlikdagi qo'rg'oshin plitalari joylashtirdi. Natijalar Rentgen tomonidan olingan natijalar bilan bir xil edi, bu ikkala nurlanishning o'xshashligi foydasiga argument bo'lishi mumkin edi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nuriga qo'shimcha ravishda, Bekkerel uran tuzini ko'zguda aks ettirilgan yoki prizma bilan singan yorug'lik bilan yoritgan. U barcha oldingi tajribalar natijalari quyosh bilan hech qanday aloqasi yo'qligini aniqladi; uran tuzining fotografik plita yonida qancha vaqt turgani muhim edi. Ertasi kuni Bekkerel akademiya yig'ilishida bu haqda ma'lum qildi, ammo keyinroq ma'lum bo'lishicha, u noto'g'ri xulosaga keldi: u hech bo'lmaganda bir marta yorug'likda "zaryadlangan" uran tuzining o'zi ham o'zini chiqarishga qodir, deb qaror qildi. uzoq vaqt davomida ko'rinmas penetratsion nurlar.

Bekkerel yil oxirigacha ushbu mavzu bo'yicha to'qqizta maqola chop etdi, ulardan birida u shunday deb yozgan edi: "Turli uran tuzlari qalin devorli qo'rg'oshin qutisiga joylashtirilgan ... Har qanday ma'lum radiatsiya ta'siridan himoyalangan bu moddalar. shisha va qora qog'ozdan o'tadigan nurlar chiqarishni davom ettirdi ..., sakkiz oy ichida.

Bu nurlar har qanday uran birikmalaridan, hatto quyoshda porlamaydiganlardan ham kelib chiqqan. Bundan ham kuchliroq (taxminan 3,5 marta) metall uranning nurlanishi. Ma'lum bo'ldiki, radiatsiya, garchi ba'zi ko'rinishlarida rentgen nurlariga o'xshash bo'lsa-da, kattaroq o'tish qobiliyatiga ega va uran bilan qandaydir bog'liq, shuning uchun Bekkerel uni "uran nurlari" deb atay boshladi.

Bekkerel shuningdek, "uran nurlari" havoni ionlashtirib, uni elektr tokini o'tkazuvchiga aylantirishini aniqladi. Deyarli bir vaqtning o'zida, 1896 yil noyabrda ingliz fiziklari J. J. Tomson va Ernest Rezerford (rentgen nurlari ta'sirida havoning ionlanishini kashf qilishdi. Radiatsiya intensivligini o'lchash uchun Bekkerel elektroskopdan foydalangan, unda eng engil oltin barglar uchlari bilan osilgan. va elektrostatik zaryadlangan, repel va ularning erkin uchlari bir-biridan ajralib turadi.Agar havo oqim o'tkazsa, zaryad barglardan oqib chiqadi va ular tushadi - tezroq, havoning elektr o'tkazuvchanligi qanchalik yuqori bo'lsa va natijada radiatsiya intensivligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Moddaning tashqi manbadan energiya ta'minotisiz ko'p oylar davomida uzluksiz va to'xtovsiz nurlanishni qanday chiqarishi savol ostida qoldi.Bekkerelning o'zi uran uzluksiz chiqaradigan energiyani qayerdan olishini tushuna olmasligini yozgan. Shu munosabat bilan turli xil farazlar, ba'zan juda hayoliy, ilgari surilgan. Masalan, ingliz kimyogari va fizigi Uilyam Ramsey shunday yozgan edi: “...fiziklar uran tuzlaridagi bitmas-tuganmas energiya qayerdan kelib chiqishi mumkinligi haqida hayron bo‘lishdi. Lord Kelvin, uran kosmos orqali bizga etib boradigan aniqlanmagan nurlanish energiyasini ushlab turadigan va uni kimyoviy ta'sir ko'rsatadigan shaklga aylantiradigan tuzoq turidir, deb taxmin qilishga moyil edi.

Bekkerel na bu gipotezani qabul qila oldi, na mantiqiyroq narsani o'ylab topdi, na energiyani saqlash tamoyilidan voz kechadi. Oxir oqibat, u odatda uran bilan ishlashni bir muddat to'xtatdi va parchalanishni boshladi spektral chiziqlar magnit maydonda. Bu ta'sir deyarli bir vaqtning o'zida Bekkerelning yosh golland fizigi Piter Zeeman tomonidan kashf etilgan va boshqa gollandiyalik Hendrik Anton Lorentz tomonidan tushuntirilgan.

Bu radioaktivlikni o'rganishning birinchi bosqichini yakunladi. Albert Eynshteyn radioaktivlikning kashf qilinishini olovning kashfiyoti bilan solishtirdi, chunki u ham olov, ham radioaktivlik tsivilizatsiya tarixidagi bir xil darajada muhim bosqich deb hisoblagan.

1. Radioaktiv nurlanish turlari

Tadqiqotchilar qo'lida urandan millionlab marta kuchliroq kuchli nurlanish manbalari paydo bo'lganda (bular radiy, poloniy, aktiniy preparatlari edi), radioaktiv nurlanishning xususiyatlari bilan yaqinroq tanishish mumkin edi. Ernest Ruterford, turmush o'rtoqlari Mariya va Per Kyuri, A. Bekkerel va boshqalar ushbu mavzu bo'yicha birinchi tadqiqotlarda faol ishtirok etdilar. Avvalo, nurlarning kirib borish kuchi, shuningdek, magnit maydonning nurlanishga ta'siri o'rganildi. Ma'lum bo'lishicha, nurlanish bir jinsli emas, lekin "nurlar" aralashmasidir. Per Kyuri magnit maydon radiy nurlanishiga ta'sir qilganda, ba'zi nurlar burilishini, boshqalari esa yo'qligini aniqladi. Ma'lumki, magnit maydon faqat zaryadlangan uchuvchi zarralarni turli yo'nalishlarda ham ijobiy, ham salbiy tomonga buradi. Burilish yo'nalishi bo'yicha biz egilgan b-nurlarining manfiy zaryadlanganligiga ishonch hosil qildik. Keyingi tajribalar shuni ko'rsatdiki, katod va b-nurlari o'rtasida fundamental farq yo'q, shundan kelib chiqadiki, ular elektronlar oqimini ifodalaydi.

Yo'naltiruvchi nurlar turli xil materiallarga kirib borish qobiliyatiga ega edi, burilmaydiganlar esa hatto yupqa alyuminiy folga tomonidan osongina so'rilar edi - masalan, yangi polonium elementining nurlanishi shunday bo'lgan - uning nurlanishi hatto ular orqali ham kirmagan. dori saqlangan qutining karton devorlari.

Kuchli magnitlardan foydalanganda, a-nurlari ham chetga chiqishi aniqlandi, faqat b-nurlariga qaraganda ancha zaif va boshqa yo'nalishda. Bundan kelib chiqadiki, ular musbat zaryadlangan va massasi ancha katta (keyinchalik ma'lum bo'lganidek, a-zarrachalarning massasi elektron massasidan 7740 marta katta). Bu hodisa birinchi marta 1899 yilda A. Bekkerel va F. Jizel tomonidan kashf etilgan. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, a-zarralar geliy atomlarining yadrolari (nuklid 4 He) zaryadi +2 va massasi 4 kub b-nurlari bo'lib, u radiy nurlanishida uchinchi turdagi nurlarni kashf etdi. eng kuchli magnit maydonlarida og'ishmaydi, bu kashfiyot tez orada Bekkerel tomonidan tasdiqlandi. Ushbu turdagi nurlanish, alfa va beta nurlariga o'xshab, gamma nurlari deb nomlangan, turli xil nurlanishlarni yunon alifbosining birinchi harflari bilan belgilash Ruterford tomonidan taklif qilingan. Gamma nurlari rentgen nurlariga o'xshash bo'lib chiqdi, ya'ni. ifodalaydilar elektromagnit nurlanish, lekin qisqaroq to'lqin uzunliklari va shunga mos ravishda yuqori energiya bilan. Bu nurlanish turlarining barchasini M.Kyuri o'zining "Radiy va radioaktivlik" monografiyasida tasvirlab bergan. Magnit maydon o'rniga nurlanishni "bo'lish" uchun elektr maydonidan foydalanish mumkin, faqat undagi zaryadlangan zarralar perpendikulyar ravishda og'ishmaydi. kuch chiziqlari, va ular bo'ylab - burilish plitalari tomon.

Uzoq vaqt davomida bu nurlar qaerdan kelgani aniq emas edi. Bir necha oʻn yillar davomida radioaktiv nurlanishning tabiati va uning xossalari koʻplab fiziklarning ishlari bilan yoritib berildi, radioaktivlikning yangi turlari kashf qilindi.

Alfa nurlari asosan eng og'ir va shuning uchun kamroq barqaror atomlarning yadrolarini chiqaradi (davriy jadvalda ular qo'rg'oshindan keyin joylashgan). Bular yuqori energiyali zarralardir. Odatda a-zarralarning bir nechta guruhlari mavjud bo'lib, ularning har biri qat'iy belgilangan energiyaga ega. Demak, 226 Ra yadrosidan chiqarilgan deyarli barcha a-zarralar 4,78 MeV (megaelektron-volt) energiyasiga va 4,60 MeV energiyasiga ega bo'lgan a-zarralarning kichik qismiga ega. Yana bir radiy izotopi, 221 Ra, energiyalari 6,76, 6,67, 6,61 va 6,59 MeV bo'lgan to'rt guruh a-zarrachalarni chiqaradi. Bu yadrolarda bir necha energiya darajalari mavjudligini ko'rsatadi, ularning farqi yadro chiqaradigan a-kvantlarning energiyasiga to'g'ri keladi. "Sof" alfa emitentlari ham ma'lum (masalan, 222 Rn).

Formulaga ko'ra E = mu 2 /2 ma'lum energiyaga ega bo'lgan a-zarrachalarning tezligini hisoblash mumkin. Masalan, 1 mol a-zarralar bilan E= 4,78 MeV energiyaga ega (SI birliklarida) E\u003d 4,78 10 6 eV  96500 J / (eV mol) \u003d 4,61 10 11 J / mol va massa m= 0,004 kg/mol, bu erdan u a 15200 km/s, bu to'pponcha o'qi tezligidan o'n minglab marta kattaroqdir. Alfa zarralari eng kuchli ionlashtiruvchi ta'sirga ega: gaz, suyuqlik yoki qattiq moddadagi har qanday boshqa atomlar bilan to'qnashib, ulardan elektronlarni "yurib tashlaydi", zaryadlangan zarrachalarni hosil qiladi. Bunday holda, a-zarralar energiyani juda tez yo'qotadi: ular hatto qog'oz varag'ida ham saqlanadi. Havoda radiyning a-nurlanishi bor-yoʻgʻi 3,3 sm, toriyning a-nurlanishi 2,6 sm va boshqalardan oʻtadi. Oxir-oqibat, kinetik energiyasini yo'qotgan alfa zarrasi ikkita elektronni ushlaydi va geliy atomiga aylanadi. Geliy atomining birinchi ionlanish potentsiali (He - e → He +) 24,6 eV, ikkinchisi (He + - e → He +2) 54,4 eV, bu boshqa atomlarga qaraganda ancha yuqori. Elektronlar a-zarralar tomonidan tutilganda, katta energiya chiqariladi (7600 kJ / mol dan ortiq), shuning uchun geliyning o'zi atomlaridan tashqari bironta ham atom o'z elektronlarini ushlab tura olmaydi, agar a-zarracha ichida bo'lsa. mahalla.

a-zarrachalarning juda yuqori kinetik energiyasi ularni yalang'och ko'z bilan (yoki oddiy lupa bilan) "ko'rish" imkonini beradi, buni birinchi marta 1903 yilda ingliz fizigi va kimyogari Uilyam Kruks (1832 - 1919. U) ko'rsatgan. zo'rg'a yopishtirilgan ko'zga ko'rinadigan radiy tuzining donasi va ignani keng shisha naychaga mahkamlang. Ushbu naychaning bir uchida, igna uchidan unchalik uzoq bo'lmagan joyda, fosfor qatlami bilan qoplangan plastinka qo'yilgan (qatlam sifatida sink sulfid), ikkinchi uchida esa lupa bor edi. Agar siz zulmatda fosforga qarasangiz, ko'rishingiz mumkin: butun ko'rish maydoni miltillovchi va darhol so'nadigan uchqunlar bilan qoplangan. Har bir uchqun bitta a-zarracha ta'sirining natijasidir. Crookes bu qurilmani spinthariskop deb atagan (yunoncha spintharis - uchqun va skopeo - qarayman, kuzataman). Buning yordamida oddiy usul a-zarralarni sanab, bir qator tadqiqotlar o'tkazildi, masalan, shu tarzda Avogadro konstantasini juda aniq aniqlash mumkin edi.

Yadroda protonlar va neytronlar birga joylashgan. yadroviy kuchlar, Shuning uchun ikkita proton va ikkita neytrondan iborat alfa zarracha yadroni qanday tark etishi aniq emas edi. 1928 yilda javob berilgan Amerikalik fizik(1933 yilda SSSRdan hijrat qilgan) Jorj (Georgiy Antonovich) Gamov). Kvant mexanikasi qonunlariga ko'ra, a-zarralar, har qanday kichik massali zarralar kabi, to'lqin tabiatiga ega va shuning uchun ular yadrodan tashqarida kichik (taxminan 6) bo'lish ehtimoliga ega. · 10-12 sm) undan masofa. Bu sodir bo'lishi bilanoq, zarrachaga juda yaqin joylashgan musbat zaryadlangan yadrodan Kulon itilishi ta'sir qila boshlaydi.

Alfa parchalanishiga asosan og'ir yadrolar ta'sir qiladi - ularning 200 dan ortig'i ma'lum, a-zarralar vismutdan keyin elementlarning ko'pgina izotoplari tomonidan chiqariladi. Engilroq alfa emitentlari, asosan, noyob tuproq atomlari ma'lum. Lekin nima uchun yadrodan alohida protonlar emas, balki alfa zarralari chiqariladi? Sifat jihatdan bu a-emirilishdagi energiya ortishi bilan izohlanadi (a-zarralar - geliy yadrolari barqaror). A-emirilishning miqdoriy nazariyasi faqat 1980-yillarda yaratilgan va uni ishlab chiqishda mahalliy fiziklar ham qatnashgan, jumladan Lev Davidovich Landau, Arkadiy Beynusovich Migdal (1911–1991), Stanislav Georgievich Kadmenskiy, yadro fizikasi kafedrasi mudiri. Voronej universiteti va uning hamkasblari.

A-zarrachaning yadrodan chiqishi boshqa kimyoviy elementning yadrosiga olib keladi, u davriy sistemada ikki hujayra bilan chapga siljiydi. Poloniyning yetti izotopining (yadro zaryadi 84) turli qo‘rg‘oshin izotoplariga (yadro zaryadi 82) aylanishi bunga misol bo‘la oladi: 218 Po → 214 Pb, 214 Po → 210 Pb, 210 Po → 206 Pb, 211 Po → 207 Pb, 215 Po → 211Pb, 212Po → 208Pb, 216Po → 212Pb. Qo'rg'oshin izotoplari 206 Pb 207 Pb va 208 Pb barqaror, qolganlari radioaktivdir.

Beta-parchalanish tritiy kabi og'ir va engil yadrolarda ham kuzatiladi. Bu engil zarralar (tezkor elektronlar) yuqori penetratsion kuchga ega. Shunday qilib, havoda b-zarralar bir necha o'n santimetrga ucha oladi, suyuqlikda va qattiq moddalar- millimetrning fraksiyalaridan taxminan 1 sm gacha a-zarralardan farqli o'laroq, b-nurlarining energiya spektri diskret emas. Yadrodan chiqadigan elektronlarning energiyasi deyarli noldan ma'lum bir radionuklidga xos bo'lgan maksimal qiymatgacha o'zgarishi mumkin. Odatda, b zarralarning o'rtacha energiyasi a zarralarnikidan ancha kam; masalan, b-nurlanish energiyasi 228 Ra 0,04 MeV. Ammo istisnolar mavjud; shuning uchun qisqa muddatli 11 Be nuklidining b-nurlanishi 11,5 MeV energiyaga ega. Uzoq vaqt davomida har xil tezlikdagi zarrachalar bir xil elementning bir xil atomlaridan qanday uchib chiqishi aniq emas edi. Atomning tuzilishi ma'lum bo'lganda va atom yadrosi, yangi sir paydo bo'ldi: yadrodan chiqadigan b-zarralar qayerdan keladi - axir, yadroda elektronlar yo'q. 1932 yilda ingliz fizigi Jeyms Chadvik neytronni kashf etgandan so'ng, rus fiziklari Dmitriy Dmitrievich Ivanenko (1904-1994) va Igor Evgenyevich Tamm va mustaqil ravishda nemis fizigi Verner Geyzenberg atom yadrolari va neytronlar protonlardan iborat degan fikrni ilgari surdilar. Bunda neytronning proton va elektronga aylanishining yadro ichidagi jarayoni natijasida b-zarrachalar hosil bo'lishi kerak: n → p + e. Neytronning massasi Eynshteyn formulasiga muvofiq proton va elektronning umumiy massasidan, ortiqcha massadan biroz oshadi. E = mc 2 yadrodan chiqayotgan elektronning kinetik energiyasini beradi, shuning uchun b-emirilish asosan neytronlar soni ko'p bo'lgan yadrolarda kuzatiladi. Masalan, 226 Ra nuklidi a-emitterdir va radiyning barcha og'irroq izotoplari (227 Ra, 228 Ra, 229 Ra va 230 Ra) b-emitterdir.

Nima uchun b-zarralar, a-zarralardan farqli o'laroq, nima uchun ekanligini aniqlash uchun qoldi. uzluksiz spektr energiya, ya'ni ularning ba'zilari juda kam energiyaga ega, boshqalari esa juda ko'p energiyaga ega (va ayni paytda ular yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakat qilishgan). Bundan tashqari, barcha bu elektronlarning umumiy energiyasi (u kalorimetr bilan o'lchangan) dastlabki yadro va uning parchalanish mahsuloti o'rtasidagi energiya farqidan kamroq bo'lib chiqdi. Yana fiziklar energiyaning saqlanish qonunining "buzilishi" bilan duch kelishdi: dastlabki yadro energiyasining bir qismi noma'lum yo'nalishda g'oyib bo'ldi. Buzilmas jismoniy qonun 1931 yilda shveytsariyalik fizigi Volfgang Pauli tomonidan "saqlangan" bo'lib, u b-parchalanish paytida yadrodan ikkita zarracha uchib chiqadi: elektron va gipotetik neytral zarracha - deyarli nolga teng massaga ega neytrino. ortiqcha energiya. b-nurlanishning uzluksiz spektri energiyaning elektronlar va bu zarracha oʻrtasida taqsimlanishi bilan izohlanadi. Neytrino (keyinchalik ma'lum bo'lishicha, elektron antineytrino deb ataladigan narsa b-emirilish paytida hosil bo'ladi) materiya bilan juda zaif ta'sir qiladi (masalan, u globusni va hatto diametri katta yulduzni osongina teshib qo'yadi) va shuning uchun aniqlanmagan. uzoq vaqt - eksperimental erkin neytrinolar faqat 1956 yilda ro'yxatga olingan Shunday qilib, beta-parchalanishning aniqlangan sxemasi quyidagicha: n → p + . Paulining neytrino haqidagi g'oyalariga asoslangan b-yemirilishning miqdoriy nazariyasi 1933 yilda italyan fizigi Enriko Fermi tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u neytrino (italyancha "neytron") nomini ham taklif qilgan.

b-emirilish vaqtida neytronning protonga aylanishi amalda nuklidning massasini o'zgartirmaydi, balki yadro zaryadini bir marta oshiradi. Natijada, davriy jadvalda bitta katakcha o'ngga siljigan yangi element hosil bo'ladi, masalan: →, →, → va hokazo. (bir vaqtning o'zida elektron va antineytrino yadrodan uchib chiqadi).

2. Radioaktivlikning boshqa turlari

Alfa va beta parchalanishdan tashqari, o'z-o'zidan radioaktiv o'zgarishlarning boshqa turlari ham ma'lum. 1938 yilda amerikalik fizik Luis Valter Alvares radioaktiv o'zgarishlarning uchinchi turini, elektronni tutib olishni (K-tutish) kashf etdi. Bunday holda, yadro unga eng yaqin energiya qobig'idan (K-qobig'i) elektronni ushlaydi. Elektron proton bilan o'zaro ta'sirlashganda neytron hosil bo'ladi va neytrino ortiqcha energiyani olib chiqib, yadrodan uchib chiqadi. Protonning neytronga aylanishi nuklidning massasini o'zgartirmaydi, balki yadro zaryadini bittaga kamaytiradi. Natijada, davriy jadvalning chap tomonida bir hujayra bo'lgan yangi element hosil bo'ladi, masalan, undan barqaror nuklid olinadi (Mana shu misolda Alvares radioaktivlikning ushbu turini kashf etgan).

Atomning elektron qobig'ida K-qo'lga olish bilan, yuqoridan elektron energiya darajasi, ortiqcha energiya rentgen nurlari shaklida chiqariladi yoki atomdan bir yoki bir nechta zaif bog'langan elektronlarning qochishiga sarflanadi - frantsuz fizigi Per Auger (1899-1993) nomi bilan atalgan Auger elektronlari. ), bu ta'sirni 1923 yilda kashf etgan (ichki elektronlarni nokaut qilish uchun u ionlashtiruvchi nurlanishdan foydalangan).

1940 yilda Georgiy Nikolaevich Flerov (1913-1990) va Konstantin Antonovich Petrjak (1907-1998) uran misolida o'z-o'zidan bo'linishni kashf etdilar, bunda beqaror yadro massalari unchalik katta bo'lmagan ikkita engil yadroga parchalanadi. masalan: → + + 2n. Bunday parchalanish faqat uran va undan og'irroq elementlarda - jami 50 dan ortiq nuklidlarda kuzatiladi. Uran holatida o'z-o'zidan bo'linish juda sekin sodir bo'ladi: 238U atomining o'rtacha umri 6,5 milliard yil. 1938 yilda nemis fizigi va kimyogari Otto Xan, avstriyalik radiokimyogari va fizigi Liza Maytner (Mt - meitneriy elementi uning nomi bilan atalgan) va nemis fizik-kimyogari Frits Shtrassman (1902–1980) yadrolarni neut bilan bombardimon qilishini aniqladilar. bo'laklarga bo'lingan, bundan tashqari, neytronlarning uchib chiqishi qo'shni uran yadrolarining bo'linishiga olib kelishi mumkin, bu esa zanjir reaktsiyasi). Bu jarayon katta (kimyoviy reaktsiyalar bilan solishtirganda) energiyaning chiqishi bilan birga keladi, bu esa yaratilishga olib keldi. yadro qurollari va atom elektr stansiyalarini qurish.

1934 yilda Mari Kyurining qizi Iren Joliot-Kyuri va uning turmush o'rtog'i Frederik Joliot-Kyuri pozitron parchalanishini kashf etdilar. Bu jarayonda yadro protonlaridan biri neytron va antielektron (pozitron) - massasi bir xil, lekin musbat zaryadlangan zarrachaga aylanadi; shu bilan birga yadrodan neytrino uchib chiqadi: p → n + e + + 238. Yadroning massasi o'zgarmaydi, lekin siljish sodir bo'ladi, b - yemirilishdan farqli o'laroq, chapga, b + yemirilish xarakterlidir. protonlari ko'p bo'lgan yadrolar (neytron yetishmaydigan yadrolar deb ataladi). Shunday qilib, kislorodning og'ir izotoplari 19 O, 20 O va 21 O b - faol, uning engil izotoplari 14 O va 15 O b + faol, masalan: 14 O → 14 N + e + + 238. Antizarralar sifatida, pozitronlar ikkita g-kvant hosil bo'lgan elektronlar bilan uchrashganda darhol yo'q qilinadi (yo'q qilinadi). Pozitronning parchalanishi ko'pincha K-tutish bilan raqobatlashadi.

1982 yilda proton radioaktivligi kashf qilindi: yadrodan protonning chiqishi (bu faqat ortiqcha energiyaga ega bo'lgan sun'iy ravishda olingan ba'zi yadrolar uchun mumkin). 1960 yilda fizik kimyogar Vitaliy Iosifovich Gol'danskiy (1923-2001) ikki protonli radioaktivlikni nazariy jihatdan bashorat qildi: yadro tomonidan juft spinli ikkita protonning chiqishi. Birinchi marta 1970 yilda kuzatilgan. Ikki neytronli radioaktivlik ham juda kam kuzatiladi (1979 yilda topilgan).

1984 yilda klaster radioaktivligi aniqlandi (inglizcha klasterdan - to'da, to'da). Bunda o'z-o'zidan bo'linishdan farqli o'laroq, yadro massalari juda xilma-xil bo'laklarga bo'linadi, masalan, massasi 14 dan 34 gacha bo'lgan yadrolar og'ir yadrodan uchib chiqadi.Klaster parchalanishi ham juda kam kuzatiladi va bu uni qiyinlashtirdi. uzoq vaqt davomida aniqlash uchun.

Ba'zi yadrolar turli yo'nalishlarda parchalanishga qodir. Masalan, 221 Rn a-zarrachalar emissiyasi bilan 80% va b-zarrachalar bilan 20% yemiriladi, noyob yer elementlarining koʻpgina izotoplari (137 Pr, 141 Nd, 141 Pm, 142 Sm va boshqalar) elektron taʼsirida parchalanadi. tutib olish yoki pozitronni chiqarish bilan. Turli xil turlari radioaktiv chiqindilar ko'pincha (lekin har doim ham emas) g-nurlanish bilan birga keladi. Buning sababi shundaki, hosil bo'lgan yadro ortiqcha energiyaga ega bo'lishi mumkin va u gamma nurlarini chiqarish orqali chiqariladi. g-nurlanish energiyasi keng diapazonda yotadi, shuning uchun 226 Ra yemirilish vaqtida u 0,186 MeV ga teng, 11 Be yemirilishda esa 8 MeV ga etadi.

Ma'lum bo'lgan 2500 ta atom yadrolarining deyarli 90% barqaror emas. Beqaror yadro zarrachalar chiqishi bilan o'z-o'zidan boshqa yadrolarga aylanadi. Yadrolarning bu xossasi radioaktivlik deyiladi. Katta yadrolar uchun beqarorlik yadro kuchlari tomonidan nuklonlarni jalb qilish va protonlarning kulon itilishi o'rtasidagi raqobat tufayli yuzaga keladi. Zaryad soni Z > 83 va massa soni A > 209 bo'lgan barqaror yadrolar mavjud emas. Ammo Z va A raqamlari sezilarli darajada past bo'lgan atom yadrolari ham radioaktiv bo'lishi mumkin.Agar yadroda neytronlarga qaraganda sezilarli darajada ko'proq proton bo'lsa, unda beqarorlik mavjud. Kulon o'zaro ta'sir energiyasining ortiqcha bo'lishidan kelib chiqadi. Protonlar sonidan ko'p miqdorda neytronlarni o'z ichiga olgan yadrolar neytron massasi proton massasidan oshib ketganligi sababli beqarordir. Yadro massasining ortishi uning energiyasining oshishiga olib keladi.

Radioaktivlik hodisasi 1896 yilda fransuz fizigi A.Bekkerel tomonidan kashf etilgan bo‘lib, uran tuzlari yorug‘lik uchun shaffof bo‘lmagan to‘siqlar orqali o‘tib, fotografik emulsiyaning qorayishiga olib kelishi mumkin bo‘lgan noma’lum nurlanishlar chiqarishini aniqladi. Ikki yil o‘tgach, frantsuz fiziklari M. va P. Kyuri toriyning radioaktivligini kashf etdilar va ikkita yangi radioaktiv element - poloniy va radiyni kashf etdilar.

Keyingi yillarda radioaktiv nurlanish tabiatini oʻrganish bilan koʻplab fiziklar, jumladan E.Rezerford va uning shogirdlari shugʻullandilar. Radioaktiv yadrolar uch xil: musbat va manfiy zaryadlangan va neytral zarrachalarni chiqarishi mumkinligi aniqlandi. Bu uch xil nurlanish a-, b- va g-nurlanishlar deb ataldi. Ushbu uch turdagi radioaktiv nurlanish moddalar atomlarini ionlash qobiliyati va shunga mos ravishda kirib borish qobiliyati bilan bir-biridan juda farq qiladi. a-nurlanish eng kam kirish kuchiga ega. Havoda, normal sharoitda, a-nurlari bir necha santimetr masofani bosib o'tadi. b-nurlari materiya tomonidan ancha kam so'riladi. Ular bir necha millimetr qalinlikdagi alyuminiy qatlamidan o'tishga qodir. g-nurlari 5-10 sm qalinlikdagi qo'rg'oshin qatlamidan o'ta oladigan eng yuqori penetratsion kuchga ega.

20-asrning ikkinchi oʻn yilligida E.Rezerford atomlarning yadro tuzilishini kashf etgandan soʻng, radioaktivlik atom yadrolarining xossasi ekanligi qatʼiy tasdiqlandi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, a-nurlar a-zarrachalar oqimini - geliy yadrolarini, b-nurlari elektronlar oqimini, g-nurlari juda qisqa to'lqin uzunligi l bo'lgan qisqa to'lqinli elektromagnit nurlanishdir.< 10 –10 м и вследствие этого – ярко выраженными korpuskulyar xususiyatlar, ya'ni. zarralar oqimi - g-kvantlardir.

3. Alfa yemirilishi

Alfa parchalanishi - protonlar soni Z va neytronlar N bo'lgan atom yadrosining o'z-o'zidan protonlar soni Z - 2 va neytronlar N - 2 bo'lgan boshqa (qizi) yadroga aylanishi. Bunday holda, a-zarracha chiqariladi - geliy atomining yadrosi. Bunday jarayonga radiyning a-emirilishi misol bo'la oladi: Radiy atomlari yadrolari tomonidan chiqariladigan alfa zarralari Rezerford tomonidan og'ir elementlarning yadrolari tomonidan tarqalish bo'yicha tajribalarda ishlatilgan. Radiy yadrolarining a-yemirilishi paytida chiqadigan a-zarrachalarning magnit maydonda traektoriyaning egri chizig'i bo'ylab o'lchanadigan tezligi taxminan 1,5 10 7 m/s ga teng, mos keladigan kinetik energiya esa taxminan 7,5 10 -13 ga teng. J (taxminan 4,8 MeV). Bu qiymatni ota-ona va qiz yadrolari va geliy yadrolari massalarining ma'lum qiymatlaridan osongina aniqlash mumkin. Chiqib ketgan a-zarraning tezligi juda katta bo'lsa-da, u hali ham yorug'lik tezligining atigi 5% ni tashkil qiladi, shuning uchun kinetik energiya uchun relativistik bo'lmagan ifodani hisoblashda foydalanish mumkin. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, radioaktiv modda bir nechta diskret energiya qiymatlariga ega bo'lgan a-zarrachalarni chiqarishi mumkin. Bu yadrolar atomlar kabi turli xil qo'zg'aluvchan holatda bo'lishi mumkinligi bilan izohlanadi. Qiz yadrosi a-emirilish vaqtida ushbu qo'zg'aluvchan holatlardan birida bo'lishi mumkin.

Ushbu yadroning asosiy holatga keyingi o'tishida g-kvant chiqariladi. Ikki qiymatli a-zarrachalar emissiyasi bilan radiyning a-emirilish sxemasi kinetik energiyalar 2-rasmda ko'rsatilgan. Shunday qilib, yadrolarning a-yemirilishi ko'p hollarda g-nurlanish bilan birga kechadi.

a-emirilish nazariyasida yadrolar ichida ikkita proton va ikkita neytrondan iborat guruhlar hosil bo'lishi mumkin, deb taxmin qilinadi, ya'ni. a-zarracha. Asosiy yadro a-zarralar uchun potentsial quduq bo'lib, u potentsial to'siq bilan chegaralanadi. Yadrodagi a-zarrachaning energiyasi bu toʻsiqni yengib oʻtish uchun yetarli emas (3-rasm). A-zarrachaning yadrodan qochishi faqat tunnel effekti deb ataladigan kvant-mexanik hodisa tufayli mumkin. Ga ko'ra kvant mexanikasi, zarrachaning potentsial to'siq ostidan o'tishining nolga teng bo'lmagan ehtimoli mavjud. Tunnellanish hodisasi ehtimollik xususiyatiga ega.

4. Beta parchalanishi

Beta-emirilishda yadrodan elektron chiqariladi. Elektronlar yadrolar ichida bo'la olmaydi, ular neytronning protonga aylanishi natijasida b-emirilish paytida paydo bo'ladi. Bu jarayon nafaqat yadro ichida, balki erkin neytronlarda ham sodir bo'lishi mumkin. Erkin neytronning o'rtacha umri taxminan 15 minut. Neytron proton va elektronga aylanganda

O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, bu jarayonda energiyaning saqlanish qonuni aniq buzilgan, chunki neytronning parchalanishidan kelib chiqadigan proton va elektronning umumiy energiyasi neytron energiyasidan kamroq. 1931-yilda V.Pauli neytronning yemirilishi vaqtida massasi va zaryadi nolga teng boʻlgan yana bir zarracha ajralib chiqishini, u oʻzi bilan birga energiyaning bir qismini olib ketishini taklif qildi. Yangi zarracha neytrino (kichik neytron) deb nomlandi. Neytrinoda zaryad va massa yo'qligi sababli, bu zarracha moddaning atomlari bilan juda zaif ta'sir qiladi, shuning uchun uni tajribada aniqlash juda qiyin. Neytrinolarning ionlash qobiliyati shunchalik kichikki, havodagi bir ionlanish harakati taxminan 500 km yo'lga to'g'ri keladi. Bu zarracha faqat 1953 yilda kashf etilgan.Hozirgi vaqtda neytrinolarning bir nechta navlari borligi ma'lum. Neytronning parchalanishi jarayonida zarracha hosil bo'ladi, bu elektron antineytrino deb ataladi. U belgi bilan belgilanadi. Shuning uchun neytronlarning parchalanish reaksiyasi quyidagicha yoziladi

Xuddi shunday jarayon yadrolar ichida b-emirilish vaqtida sodir bo'ladi. Yadro neytronlaridan birining parchalanishi natijasida hosil bo'lgan elektron "ota-ona uyi" dan (yadro) darhol yorug'lik tezligidan faqat foizning bir qismi bilan farq qilishi mumkin bo'lgan ulkan tezlikda chiqariladi. Elektron, neytrino va yadro yadrosi o'rtasida b-emirilish paytida ajralib chiqadigan energiyaning taqsimlanishi tasodifiy bo'lganligi sababli, b-elektronlar keng diapazonda turli tezliklarga ega bo'lishi mumkin.

b-emirilishda zaryad raqami Z birga ortadi, A massa soni esa o'zgarishsiz qoladi. Qizil yadro elementning izotoplaridan birining yadrosi bo'lib chiqadi, uning davriy jadvalidagi seriya raqami asl yadroning seriya raqamidan bitta kattaroqdir. b-emirilishning odatiy misoli - uranning a-emirilishidan kelib chiqadigan toriy izotonining palladiyga aylanishi.

5. Gamma-emirilish

Yadrolarning g-radioaktivligi a- va b-radioaktivlikdan farqli o'laroq, yadroning ichki tuzilishining o'zgarishi bilan bog'liq emas va zaryad yoki massa sonining o'zgarishi bilan birga kelmaydi. Ham a-, ham b-emirilishda qiz yadro qandaydir hayajonlangan holatda bo'lishi va ortiqcha energiyaga ega bo'lishi mumkin. Yadroning qo'zg'aluvchan holatdan asosiy holatga o'tishi bir yoki bir nechta g-kvantlarning emissiyasi bilan birga keladi, ularning energiyasi bir necha MeV ga etishi mumkin.

6. Radioaktiv parchalanish qonuni

Radioaktiv materialning har qanday namunasi juda ko'p radioaktiv atomlarni o'z ichiga oladi. Radioaktiv yemirilish tasodifiy bo‘lib, tashqi sharoitga bog‘liq bo‘lmagani uchun yemirilmagan k ning N(t) sonining kamayish qonuni. hozirgi moment vaqt t yadrolari muhim bo'lib xizmat qilishi mumkin statistik xarakteristikasi radioaktiv parchalanish jarayoni.

Qisqa vaqt ichida Dt parchalanmagan yadrolar soni N(t) DN ga o'zgarmasin.< 0. Так как вероятность распада каждого ядра неизменна во времени, что число распадов будет пропорционально количеству ядер N(t) и промежутку времени Δt:

Proportsionallik koeffitsienti l - Dt = 1 s vaqt ichida yadroning parchalanish ehtimoli. Bu formula N(t) funksiyaning o‘zgarish tezligi funksiyaning o‘ziga to‘g‘ri proportsional ekanligini bildiradi.

bu yerda N 0 - t = 0 da radioaktiv yadrolarning dastlabki soni. t = 1 / l vaqt ichida parchalanmagan yadrolar soni e ≈ 2,7 marta kamayadi. t qiymati radioaktiv yadroning o'rtacha ishlash muddati deb ataladi.

Amaliy foydalanish uchun radioaktiv parchalanish qonunini e emas, balki 2 raqamini asos qilib, boshqa shaklda yozish qulay:

T ning qiymati yarim yemirilish davri deb ataladi. T vaqt davomida radioaktiv yadrolarning dastlabki sonining yarmi parchalanadi. T va t qiymatlari munosabat bilan bog'liq

Yarim yemirilish davri radioaktiv parchalanish tezligini tavsiflovchi asosiy miqdordir. Yarim yemirilish davri qanchalik qisqa bo'lsa, parchalanish shunchalik kuchli bo'ladi. Shunday qilib, uran uchun T ≈ 4,5 milliard yil, radiy uchun T ≈ 1600 yil. Shuning uchun radiyning faolligi urannikiga qaraganda ancha yuqori. Yarim yemirilish davri sekundning bir qismini tashkil etadigan radioaktiv elementlar mavjud.

a- va b-radioaktiv parchalanish davrida qiz yadro ham beqaror bo'lishi mumkin. Shu sababli, barqaror yadrolarning hosil bo'lishi bilan yakunlanadigan ketma-ket radioaktiv parchalanishlar seriyasi mumkin. Tabiatda bir nechta bunday seriyalar mavjud. Eng uzuni ketma-ket 14 ta yemirilishdan (8 - alfa yemirilishi va 6 beta yemirilishidan) iborat seriyadir. Ushbu seriya barqaror qo'rg'oshin izotopi bilan tugaydi (5-rasm).

Tabiatda qatorga o'xshash yana bir nechta radioaktiv seriyalar mavjud. Tabiiy sharoitda topilmaydigan neptun bilan boshlanib, vismut bilan tugaydigan qator ham bor. Ushbu radioaktiv parchalanishlar seriyasi yadro reaktorlarida sodir bo'ladi.

siljish qoidasi. O'zgartirish qoidasi radioaktiv nurlanishni chiqarishda kimyoviy element qanday o'zgarishlarga duchor bo'lishini aniq belgilaydi.

7. Radioaktiv qatorlar

Ko'chirish qoidasi tabiiy radioaktiv elementlarning o'zgarishini kuzatish va ulardan ajdodlari uran-238, uran-235 va toriy-232 bo'lgan uchta genealogik daraxtni qurish imkonini berdi. Har bir oila juda uzoq umr ko'radigan radioaktiv elementdan boshlanadi. Masalan, uran oilasini massa soni 238 va yarim yemirilish davri 4,5·10 9 yil bo'lgan uran boshqaradi (1-jadvalda asl nomiga ko'ra uran I deb belgilangan).

uran oilasi. Yuqorida ko'rib chiqilgan radioaktiv o'zgarishlarning ko'pgina xususiyatlari uran oilasining elementlarida kuzatilishi mumkin. Masalan, oilaning uchinchi a'zosi yadro izomeriyasiga ega. Beta zarralarini chiqaradigan uran X 2 uran II ga aylanadi (T = 1,14 min). Bu protaktiniy-234 ning hayajonlangan holatining beta-parchalanishiga to'g'ri keladi. Biroq, 0,12% hollarda qo'zg'atilgan protaktiniy-234 (uran X 2) gamma kvantini chiqaradi va asosiy holatga (uran Z) o'tadi. Uran Z ning beta-parchalanishi, uran II hosil bo'lishiga ham olib keladi, 6,7 soat ichida sodir bo'ladi.

Radiy C qiziq, chunki u ikki yo'l bilan parchalanishi mumkin: alfa yoki beta zarrachasini chiqarish orqali. Bu jarayonlar bir-biri bilan raqobatlashadi, lekin 99,96% hollarda beta-parchalanish radiy C hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. 0,04% hollarda radiy C alfa zarrachasini chiqaradi va radiy C (RaC) ga aylanadi. O'z navbatida, RaC va RaC mos ravishda alfa va beta zarrachalarini chiqarish orqali radiy D ga aylanadi.

Izotoplar. Uran oilasi a'zolari orasida atomlari bir xil atom raqamiga ega bo'lganlar ham bor ( bir xil to'lov yadrolari) va turli xil massa raqamlari. Ular kimyoviy xossalari bo'yicha bir xil, ammo radioaktivlik tabiati bilan farqlanadi. Masalan, qo'rg'oshin bilan bir xil atom raqami 82 ga teng bo'lgan radiy B, radiy D va radiy G qo'rg'oshinning kimyoviy harakati bilan o'xshash. Shubhasiz, kimyoviy xossalar massa soniga bog'liq emas; ular atomning elektron qobiqlarining tuzilishi bilan belgilanadi (shuning uchun va Z). Boshqa tomondan, massa soni atomning radioaktiv xususiyatlarining yadroviy barqarorligi uchun juda muhimdir. Atom raqami bir xil va massa raqamlari har xil bo'lgan atomlar izotoplar deyiladi. Radioaktiv elementlarning izotoplarini 1913-yilda F.Soddi topdi, biroq tez orada F.Aston koʻpgina turgʻun elementlarning ham izotoplari borligini mass-spektroskopiya yordamida isbotladi.

8. Radioaktiv nurlanishning odamga ta'siri

Barcha turdagi radioaktiv nurlanish (alfa, beta, gamma, neytronlar), shuningdek elektromagnit nurlanish (rentgen nurlanishi) tirik organizmlarga juda kuchli biologik ta'sir ko'rsatadi, bu atomlar va molekulalarning qo'zg'alish va ionlashuv jarayonlaridan iborat. tirik hujayralarni hosil qiladi. Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida murakkab molekulalar va hujayra tuzilmalari vayron bo'ladi, bu esa tanaga radiatsiyaviy shikastlanishga olib keladi. Shuning uchun har qanday nurlanish manbai bilan ishlashda radiatsiya zonasiga tushishi mumkin bo'lgan odamlarni radiatsiyaviy himoya qilish uchun barcha choralarni ko'rish kerak.

Biroq, odam uy sharoitida ionlashtiruvchi nurlanishga duchor bo'lishi mumkin. Inert, rangsiz, radioaktiv gaz radon inson salomatligi uchun jiddiy xavf tug'dirishi mumkin.5-rasmda ko'rsatilgan diagrammadan ko'rinib turibdiki, radon radiyning a-emirilish mahsuloti bo'lib, yarim yemirilish davri T = 3,82 ga teng. kunlar. Radiy tuproqda, toshlarda va turli qurilish inshootlarida oz miqdorda uchraydi. Nisbatan qisqa umrga qaramay, radon kontsentratsiyasi radiy yadrolarining yangi parchalanishi tufayli doimiy ravishda to'ldiriladi, shuning uchun radon yopiq joylarda to'planishi mumkin. O'pkaga kirib, radon a-zarrachalarni chiqaradi va kimyoviy jihatdan inert modda bo'lmagan poloniyga aylanadi. Undan keyin uran qatorining radioaktiv transformatsiyalari zanjiri (5-rasm). Radiatsiya xavfsizligi va nazorati bo'yicha Amerika komissiyasining ma'lumotlariga ko'ra, o'rtacha odam radondan ionlashtiruvchi nurlanishning 55% va tibbiy yordamdan faqat 11% oladi. Kosmik nurlarning hissasi taxminan 8% ni tashkil qiladi. Inson umri davomida oladigan nurlanishning umumiy dozasi ionlashtiruvchi nurlanishning qo'shimcha ta'siriga duchor bo'lgan ma'lum kasb egalari uchun belgilangan maksimal ruxsat etilgan dozadan (MAD) bir necha baravar kam.

9. Radioaktiv izotoplardan foydalanish

"Teglangan atomlar" yordamida olib borilgan eng ajoyib tadqiqotlardan biri bu organizmlardagi metabolizmni o'rganish edi. Nisbatan qisqa vaqt ichida tananing deyarli to'liq yangilanishi isbotlangan. Uning tarkibidagi atomlar yangilari bilan almashtiriladi. Faqat temir, qonni izotopik o'rganish bo'yicha tajribalar ko'rsatdi, bu qoidadan istisno. Temir qizil qon tanachalaridagi gemoglobinning bir qismidir. Radioaktiv temir atomlari oziq-ovqat mahsulotlariga kiritilganda, fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan erkin kislorod dastlab karbonat angidrid emas, balki suvning bir qismi ekanligi aniqlandi. Radioaktiv izotoplar tibbiyotda diagnostika va davolash maqsadlarida qo'llaniladi. Qonga oz miqdorda kiritilgan radioaktiv natriy qon aylanishini o'rganish uchun ishlatiladi, yod qalqonsimon bezda, ayniqsa Graves kasalligida intensiv ravishda to'planadi. Hisoblagich bilan radioaktiv yodning cho'kmasini kuzatib, tezda tashxis qo'yish mumkin. Radioaktiv yodning katta dozalari anormal rivojlanayotgan to'qimalarning qisman nobud bo'lishiga olib keladi va shuning uchun radioaktiv yod Graves kasalligini davolash uchun ishlatiladi. Kuchli kobalt gamma nurlanishi saraton kasalligini davolashda qo'llaniladi (kobalt quroli).

Radioaktiv izotoplarning sanoatda qo'llanilishi ham kam emas. Bunga misol qilib, ichki yonuv dvigatellarida piston halqasining aşınmasını kuzatishning quyidagi usuli hisoblanadi. Porshen halqasini neytronlar bilan nurlantirish orqali ular unda yadro reaksiyalarini keltirib chiqaradi va uni radioaktiv qiladi. Dvigatel ishlayotganida, halqa materialining zarralari soqol yog'iga kiradi. Dvigatel ishlagandan so'ng, moyning radioaktivlik darajasini tekshirish orqali halqaning eskirishi aniqlanadi. Radioaktiv izotoplar metallarning tarqalishini, portlash pechlaridagi jarayonlarni va boshqalarni baholashga imkon beradi.

Radioaktiv preparatlarning kuchli gamma nurlanishi metall quymalarining ichki tuzilishini o'rganish uchun ulardagi nuqsonlarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Radioaktiv izotoplardan tobora ko'proq foydalanilmoqda qishloq xo'jaligi. Oʻsimlik urugʻlarini (paxta, karam, turp va boshqalar) radioaktiv preparatlardan gamma nurlarining kichik dozalari bilan nurlantirish hosilning sezilarli oshishiga olib keladi. Nurlanishning katta dozalari o'simliklar va mikroorganizmlarda mutatsiyaga sabab bo'ladi, bu esa ba'zi hollarda yangi qimmatli xususiyatlarga ega bo'lgan mutantlarning paydo bo'lishiga olib keladi (radioselektsiya). Shunday qilib, bug'doy, loviya va boshqa ekinlarning qimmatli navlari ko'paytirilib, yuqori mahsuldor mikroorganizmlardan foydalanildi. antibiotiklar ishlab chiqarishda olindi.Radioaktiv izotoplardan gamma-nurlanish zararli hasharotlarga qarshi kurashish va ularni saqlash uchun ham ishlatiladi. oziq-ovqat mahsulotlari. “Teglangan atomlar” qishloq xo‘jaligi texnologiyasida keng qo‘llaniladi. Masalan, fosforli o'g'itlardan qaysi biri o'simlik tomonidan yaxshiroq so'rilishini bilish uchun turli o'g'itlar radioaktiv fosforli 15 32P bilan etiketlanadi. O'simliklarni radioaktivlikni tekshirish orqali turli xil o'g'itlardan ular tomonidan so'rilgan fosfor miqdorini aniqlash mumkin.

Radioaktivlikning qiziqarli qo'llanilishi radioaktiv izotoplarning kontsentratsiyasi bo'yicha arxeologik va geologik topilmalarni aniqlash usulidir. Eng ko'p qo'llaniladigan usul - bu radiokarbonni aniqlash. tufayli atmosferada beqaror uglerod izotopi paydo bo'ladi yadro reaksiyalari kosmik nurlar ta'sirida yuzaga kelgan. Bu izotopning kichik bir qismi odatdagi barqaror izotop bilan birga havoda topiladi.O'simliklar va boshqa organizmlar havodagi uglerodni iste'mol qiladilar va ular ikkala izotopni ham havodagidek bir xil nisbatda to'playdi. O'simliklar nobud bo'lgandan so'ng, ular uglerodni iste'mol qilishni to'xtatadilar va b-emirilish natijasida beqaror izotop asta-sekin azotga aylanadi, yarimparchalanish davri 5730 yil. Qadimgi organizmlar qoldiqlarida radioaktiv uglerodning nisbiy kontsentratsiyasini aniq o'lchash orqali ularning o'lim vaqtini aniqlash mumkin.

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

1. Radioaktivlik haqidagi ta’limot. Tarix va zamonaviylik. M. Nauka, 1973 2. Fan va texnikada yadro nurlanishi. M. Nauka, 1984 Furman VI 3. Alfa yemirilishi va tegishli yadro reaksiyalari. M. Fan, 1985 yil

4. Landsberg G.S. Fizikadan boshlang'ich darslik. III jild. - M.: Nauka, 19865. Seleznev Yu. A. Elementar fizika asoslari. –M.: Nauka, 1964.6. CD-ROM Katta ensiklopediya Kiril va Metyus, 1997 yil.

7. M.Kyuri, Radioaktivlik, trans. frantsuz tilidan, 2-nashr, M. - L., 1960

8. A. N. Murin, Radioaktivlikka kirish, L., 1955 y

9. A. S. Davydov, atom yadrosi nazariyasi, Moskva, 1958 y.

10. Gaisinskiy M.N., Yadro kimyosi va uning ilovalari, tarjima. frantsuzdan, Moskva, 1961 yil

11. Eksperimental yadro fizikasi, nashr. E. Segre, trans. ingliz tilidan, 3-jild, M., 1961; INTERNET tarmoq vositalari

ISOTOPS-fizikaviy va kimyoviy xossalari boʻyicha oʻxshash, ammo atom massalari har xil boʻlgan bir xil kimyoviy elementning navlari. "Izotoplar" nomi 1912 yilda ingliz radiokimyogari Frederik Soddi tomonidan taklif qilingan va uni ikkita yunoncha so'zdan yaratgan: isos - bir xil va topos - joy. Mendeleyev davriy elementlar sistemasi hujayrasida izotoplar bir xil joyni egallaydi.

Har qanday kimyoviy element atomi musbat zaryadlangan yadro va uni o'rab turgan manfiy zaryadlangan elektronlar bulutidan iborat. Kimyoviy elementning Mendeleyev davriy tizimidagi holati (uning seriya raqami) uning atomlari yadrosining zaryadi bilan belgilanadi. izotoplar shuning uchun deyiladi atomlari bir xil yadro zaryadiga ega bo'lgan bir xil kimyoviy elementning navlari (va shuning uchun deyarli bir xil elektron qobiqlar), lekin yadro massasining qiymatlarida farqlanadi. F.Soddining obrazli ifodasiga ko'ra, izotoplarning atomlari bir xil "tashqi", ammo "ichkarida" har xil.

Neytron 1932 yilda kashf etilgan - zaryadga ega bo'lmagan, massasi vodorod atomi yadrosi massasiga yaqin bo'lgan zarracha - proton , va yaratilgan yadroning proton-neytron modeli. Natijada fanda izotoplar kontseptsiyasining yakuniy zamonaviy ta'rifi o'rnatildi: izotoplar - atom yadrolari bir xil miqdordagi protonlardan iborat bo'lgan va faqat yadrodagi neytronlar soni bilan farq qiladigan moddalar. . Har bir izotop odatda belgilar to'plami bilan belgilanadi, bu erda X - kimyoviy elementning ramzi, Z - atom yadrosining zaryadi (protonlar soni), A - izotopning massa soni ( umumiy soni nuklonlar - yadrodagi proton va neytronlar, A = Z + N). Yadro zaryadi kimyoviy elementning belgisi bilan bir ma'noda bog'langanligi sababli, ko'pincha qisqartirish uchun A X belgisi ishlatiladi.

Bizga ma'lum bo'lgan barcha izotoplardan faqat vodorod izotoplari o'z nomlariga ega. Shunday qilib, 2 H va 3 H izotoplari deyteriy va tritiy deb ataladi va mos ravishda D va T deb nomlanadi (1 H izotopi ba'zan protium deb ataladi).

Ular tabiiy ravishda barqaror izotoplar sifatida uchraydi. , va beqaror - radioaktiv, ularning atomlari yadrolari turli zarralar (yoki radioaktiv parchalanish deb ataladigan jarayonlar) chiqishi bilan o'z-o'zidan boshqa yadrolarga aylanadi. Hozirgi vaqtda 270 ga yaqin barqaror izotoplar ma'lum, barqaror izotoplar esa faqat atom raqami Z J 83 bo'lgan elementlarda uchraydi. Beqaror izotoplar soni 2000 dan oshadi, ularning katta qismi sun'iy ravishda turli yadro reaktsiyalari natijasida olingan. Ko'pgina elementlardagi radioaktiv izotoplar soni juda katta va ikki o'ndan ortiq bo'lishi mumkin. Barqaror izotoplar soni ancha kam.Ba'zi kimyoviy elementlar faqat bitta turg'un izotopdan (beriliy, ftor, natriy, alyuminiy, fosfor, marganets, oltin va boshqa bir qator elementlardan) iborat. Eng katta raqam barqaror izotoplar - 10 qalayda, temirda, masalan, ular 4, simobda - 7.

Izotoplarning kashf etilishi, tarixiy ma'lumotlar.

1808 yilda ingliz tabiatshunosi Jon Dalton birinchi marta kimyoviy elementni bir turdagi atomlardan tashkil topgan modda deb ta'rifini kiritdi. 1869 yilda kimyogar D.I.Mendeleyev kimyoviy elementlarning davriy qonunini ochdi. Davriy sistemaning hujayrasida ma'lum o'rin egallagan modda sifatida element tushunchasini asoslashdagi qiyinchiliklardan biri elementlarning butun son bo'lmagan atom og'irliklarining eksperimental ravishda kuzatilganligi edi. 1866 yilda ingliz fizigi va kimyogari - ser Uilyam Kruks har bir tabiiy kimyoviy element o'z xususiyatlariga ko'ra bir xil bo'lgan, ammo har xil atom massalariga ega bo'lgan moddalar aralashmasi degan gipotezani ilgari surdi, ammo o'sha paytda bu taxmin hali tajribaga ega emas edi. tasdiqlash va shuning uchun oz o'tdi. ko'rilgan.

Ernst Ruterford va Frederik Soddi tomonidan tuzilgan radioaktivlik hodisasi va radioaktiv parchalanish gipotezasi izotoplarni kashf qilish yo'lidagi muhim qadam bo'ldi: radioaktivlik atomning zaryadlangan zarrachaga va boshqa element atomiga parchalanishidan boshqa narsa emas. , bu kimyoviy xossalari bilan asl nusxasidan farq qiladi. Natijada radioaktiv qatorlar yoki radioaktiv oilalar tushunchasi paydo bo'ldi. , boshida radioaktiv bo'lgan birinchi asosiy element va oxirida - oxirgi barqaror element mavjud. Transformatsiyalar zanjirlarini tahlil qilish shuni ko'rsatdiki, davriy tizimning bir hujayrasida faqat atom massalari bilan farq qiladigan bir xil radioaktiv elementlar paydo bo'lishi mumkin. Aslida, bu izotoplar tushunchasining kiritilishini anglatardi.

Kimyoviy elementlarning barqaror izotoplari mavjudligini mustaqil tasdiqlash 1912-1920 yillarda J. J. Tomson va Astonning musbat zaryadlangan zarrachalar (yoki kanal nurlari deb ataladigan) nurlari bilan o'tkazgan tajribalarida olingan. ) tushirish trubkasidan chiqadi.

1919 yilda Aston mass-spektrograf deb nomlangan asbobni yaratdi. (yoki massa spektrometri) . Chiqarish trubkasi hali ham ion manbai sifatida ishlatilgan, ammo Aston elektr va zarrachalar nurlarining ketma-ket burilishining usulini topdi. magnit maydonlar bir xil zaryad-massa nisbati (tezligidan qat'iy nazar) bo'lgan zarrachalarning ekranning bir nuqtasida to'planishiga olib keldi. Aston bilan bir qatorda, xuddi shu yillarda Amerika Dempster tomonidan biroz boshqacha dizayndagi massa spektrometri yaratilgan. Ko'pgina tadqiqotchilarning sa'y-harakatlari bilan massa spektrometrlarini keyinchalik qo'llash va takomillashtirish natijasida 1935 yilga kelib o'sha davrga ma'lum bo'lgan barcha kimyoviy elementlarning izotopik tarkibining deyarli to'liq jadvali tuzildi.

Izotoplarni ajratish usullari.

Izotoplarning xossalarini o'rganish va ayniqsa ularni ilmiy va amaliy maqsadlarda qo'llash uchun ularni ko'p yoki kamroq sezilarli miqdorda olish kerak. An'anaviy massa spektrometrlarida izotoplarni deyarli to'liq ajratishga erishiladi, ammo ularning soni ahamiyatsiz. Shuning uchun olimlar va muhandislarning sa'y-harakatlari izotoplarni ajratishning boshqa mumkin bo'lgan usullarini izlashga yo'naltirildi. Birinchi navbatda, bir xil element izotoplarining bug'lanish tezligi, muvozanat konstantalari, tezligi kabi xususiyatlaridagi farqlarga asoslangan fizik va kimyoviy ajratish usullari o'zlashtirildi. kimyoviy reaksiyalar va h.k. Ular orasida eng samarali bo'lganlari yorug'lik elementlari: vodorod, litiy, bor, uglerod, kislorod va azot izotoplarini sanoat ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan rektifikatsiya va izotopik almashinuv usullari edi.

Usullarning yana bir guruhi molekulyar-kinetik deb ataladigan usullar bilan hosil bo'ladi: gazsimon diffuziya, termal diffuziya, massa diffuziyasi (bug 'oqimida diffuziya) va sentrifugalash. Usullari gaz tarqalishi, yuqori dispersli g'ovakli muhitda izotopik komponentlarning turli diffuziya tezligiga asoslanib, Ikkinchi Jahon urushi paytida tashkil etish uchun ishlatilgan. sanoat ishlab chiqarish yaratish uchun Manxetten loyihasi deb ataladigan loyiha doirasida AQShda uran izotoplarini ajratish atom bombasi. Atom bombasining asosiy "yonuvchi" komponenti bo'lgan 235 U yorug'lik izotopi bilan 90% gacha boyitilgan kerakli miqdordagi uranni olish uchun taxminan to'rt ming gektar maydonni egallagan zavodlar qurildi. Boyitilgan uran ishlab chiqaradigan zavodlarga ega atom markazini yaratish uchun 2 milliard dollardan ortiq mablag' ajratildi.Urushdan keyin boyitilgan uranni harbiy maqsadlarda, shuningdek, diffuziya ajratish usuliga asoslangan holda ishlab chiqaruvchi zavodlar ishlab chiqildi va qurildi. SSSRda. DA o'tgan yillar bu usul samaraliroq va arzonroq santrifüjlash usuliga o'z o'rnini bo'shatib berdi. Bu usulda izotop aralashmasini ajratish ta'siri yuqoridan va pastdan chegaralangan yupqa devorli silindr bo'lgan, yuqoridan va pastdan chegaralangan, markazdan qochma kuchlarning santrifuga rotorini to'ldiruvchi izotop aralashmasi komponentlariga turlicha ta'siri tufayli erishiladi. vakuum kamerasida juda yuqori tezlik. Har birining rotori sekundiga mingdan ortiq aylanishni amalga oshiradigan kaskadlarga ulangan yuz minglab sentrifugalar hozirgi vaqtda Rossiyada ham, dunyoning boshqa rivojlangan mamlakatlarida ham zamonaviy ajratish zavodlarida qo'llaniladi. Santrifugalar ishlash uchun zarur bo'lgan boyitilgan uranni olishdan ko'proq narsa uchun ishlatiladi yadroviy reaktorlar atom elektr stansiyalari, balki davriy sistemaning o'rta qismidagi o'ttizga yaqin kimyoviy elementlarning izotoplarini ishlab chiqarish uchun ham. Turli xil izotoplarni ajratish uchun kuchli ion manbalari bo'lgan elektromagnit ajratish moslamalari ham qo'llaniladi, so'nggi yillarda lazer bilan ajratish usullari ham keng tarqaldi.

Radioaktiv nurlanishning odamlarga ta'siri

Barcha turdagi radioaktiv nurlanish (alfa, beta, gamma, neytronlar), shuningdek elektromagnit nurlanish (rentgen nurlanishi) tirik organizmlarga juda kuchli biologik ta'sir ko'rsatadi, bu atomlar va molekulalarning qo'zg'alish va ionlashuv jarayonlaridan iborat. tirik hujayralarni hosil qiladi. Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida murakkab molekulalar va hujayra tuzilmalari yo'q qilinadi, bu esa tanaga radiatsiyaviy zarar. Shuning uchun har qanday nurlanish manbai bilan ishlashda radiatsiya zonasiga tushishi mumkin bo'lgan odamlarni radiatsiyaviy himoya qilish uchun barcha choralarni ko'rish kerak.

Biroq, odam uy sharoitida ionlashtiruvchi nurlanishga duchor bo'lishi mumkin. Inert, rangsiz, radioaktiv gaz radon inson salomatligi uchun jiddiy xavf tug'dirishi mumkin.U radiyning parchalanish mahsuloti bo'lib, yarim yemirilish davri T = 3,82 kun. Radiy tuproqda, toshlarda va turli qurilish inshootlarida oz miqdorda uchraydi. Nisbatan qisqa umrga qaramay, radon kontsentratsiyasi radiy yadrolarining yangi parchalanishi tufayli doimiy ravishda to'ldiriladi, shuning uchun radon yopiq joylarda to'planishi mumkin. O'pkaga kirib, radon -zarrachalar chiqaradi va kimyoviy jihatdan inert modda bo'lmagan poloniyga aylanadi. Buning ortidan uran seriyasining radioaktiv transformatsiyalari zanjiri keladi. Radiatsiya xavfsizligi va nazorati bo'yicha Amerika komissiyasining ma'lumotlariga ko'ra, o'rtacha odam radondan ionlashtiruvchi nurlanishning 55% va tibbiy yordamdan faqat 11% oladi. Kosmik nurlarning hissasi taxminan 8% ni tashkil qiladi. Inson umri davomida oladigan nurlanishning umumiy dozasi bir necha baravar kam maksimal ruxsat etilgan doza(SDA), bu ionlashtiruvchi nurlanishning qo'shimcha ta'siriga duchor bo'lgan ma'lum kasb egalari uchun o'rnatiladi.

Radioaktiv izotoplardan foydalanish

"Teglangan atomlar" yordamida olib borilgan eng ajoyib tadqiqotlardan biri bu organizmlardagi metabolizmni o'rganish edi. Nisbatan qisqa vaqt ichida tananing deyarli to'liq yangilanishi isbotlangan. Uning tarkibidagi atomlar yangilari bilan almashtiriladi. Faqat temir, qonni izotopik o'rganish bo'yicha tajribalar ko'rsatdi, bu qoidadan istisno. Temir qizil qon tanachalaridagi gemoglobinning bir qismidir. Radioaktiv temir atomlari oziq-ovqat mahsulotlariga kiritilganda, fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan erkin kislorod dastlab karbonat angidrid emas, balki suvning bir qismi ekanligi aniqlandi. Radioaktiv izotoplar tibbiyotda diagnostika va davolash maqsadlarida qo'llaniladi. Qonga oz miqdorda kiritilgan radioaktiv natriy qon aylanishini o'rganish uchun ishlatiladi, yod qalqonsimon bezda, ayniqsa Graves kasalligida intensiv ravishda to'planadi. Hisoblagich bilan radioaktiv yodning cho'kmasini kuzatib, tezda tashxis qo'yish mumkin. Radioaktiv yodning katta dozalari anormal rivojlanayotgan to'qimalarning qisman nobud bo'lishiga olib keladi va shuning uchun radioaktiv yod Graves kasalligini davolash uchun ishlatiladi. Kuchli kobalt gamma nurlanishi saraton kasalligini davolashda qo'llaniladi (kobalt quroli).

Radioaktiv izotoplarning sanoatda qo'llanilishi ham kam emas. Bunga misol qilib, ichki yonuv dvigatellarida piston halqasining aşınmasını kuzatishning quyidagi usuli hisoblanadi. Porshen halqasini neytronlar bilan nurlantirish orqali ular unda yadro reaksiyalarini keltirib chiqaradi va uni radioaktiv qiladi. Dvigatel ishlayotganida, halqa materialining zarralari soqol yog'iga kiradi. Dvigatel ishlagandan so'ng, moyning radioaktivlik darajasini tekshirish orqali halqaning eskirishi aniqlanadi. Radioaktiv izotoplar metallarning tarqalishini, portlash pechlaridagi jarayonlarni va boshqalarni baholashga imkon beradi.

Radioaktiv preparatlarning kuchli gamma nurlanishi metall quymalarining ichki tuzilishini o'rganish uchun ulardagi nuqsonlarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Qishloq xoʻjaligida radioaktiv izotoplar tobora kengroq qoʻllanilayapti. Oʻsimlik urugʻlarini (paxta, karam, turp va boshqalar) radioaktiv preparatlardan gamma nurlarining kichik dozalari bilan nurlantirish hosilning sezilarli oshishiga olib keladi. Nurlanishning katta dozalari o'simliklar va mikroorganizmlarda mutatsiyaga sabab bo'ladi, bu esa ba'zi hollarda yangi qimmatli xususiyatlarga ega bo'lgan mutantlarning paydo bo'lishiga olib keladi (radioselektsiya). Shunday qilib, bug'doy, loviya va boshqa ekinlarning qimmatli navlari ko'paytirilib, yuqori mahsuldor mikroorganizmlardan foydalanildi. antibiotiklar ishlab chiqarishda olindi.Radioaktiv izotoplardan gamma-nurlanish zararli hasharotlarga qarshi kurashish va oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash uchun ham qoʻllaniladi.“Teglangan atomlar” qishloq xoʻjaligi texnikasida keng qoʻllaniladi.Masalan, fosforli oʻgʻitlardan qaysi biri yaxshiroq ekanligini aniqlash uchun. o'simlik tomonidan so'riladi, turli o'g'itlar radioaktiv fosfor bilan etiketlanadi 15 32P. keyin radioaktivlik uchun o'simliklar, siz o'g'itlar turli navlari ular tomonidan so'riladi fosfor miqdorini aniqlash mumkin. Radioaktivlik qiziqarli qo'llanilishi arxeologik va geologik topilmalar dating usuli hisoblanadi radioaktiv izotoplar konsentratsiyasi bo'yicha. Radiouglerodni aniqlashning eng ko'p qo'llaniladigan usuli.Beqaror va uglerodning izotopi kosmik nurlar ta'sirida yuzaga keladigan yadro reaktsiyalari tufayli atmosferada paydo bo'ladi. Bu izotopning oz qismi odatdagi barqaror izotop bilan birga havoda topiladi.O'simliklar va boshqa organizmlar havodagi uglerodni iste'mol qiladilar va ikkala izotopni ham havoda qanday nisbatda to'playdilar. O'simliklar nobud bo'lgandan so'ng, ular uglerodni iste'mol qilishni to'xtatadilar va beqaror izotop parchalanish natijasida asta-sekin 5730 yil yarimparchalanish davri bilan azotga aylanadi. Qadimgi organizmlar qoldiqlarida radioaktiv uglerodning nisbiy kontsentratsiyasini aniq o'lchash orqali ularning o'lim vaqtini aniqlash mumkin.

Radioaktivlikdan foydalanish.

1. Biologik harakatlar. Radioaktiv nurlanish tirik hujayralarga halokatli ta'sir ko'rsatadi. Ushbu harakat mexanizmi atomlarning ionlanishi va tez zaryadlangan zarrachalarning o'tishi paytida hujayralar ichidagi molekulalarning parchalanishi bilan bog'liq. Tez o'sish va ko'payish holatida bo'lgan hujayralar radiatsiya ta'siriga ayniqsa sezgir. Bu holat saraton o'smalarini davolash uchun ishlatiladi.

Terapiya uchun g-nurlanishni chiqaradigan radioaktiv preparatlar qo'llaniladi, chunki ular sezilarli zaiflashmasdan tanaga kiradi. Radiatsiyaning juda yuqori dozalarida saraton hujayralari nobud bo'ladi, bemorning tanasi esa jiddiy zarar ko'rmaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, saraton kasalligining radioterapiyasi, rentgen terapiyasi kabi, har doim davolanishga olib keladigan universal vosita emas.

Radioaktiv nurlanishning haddan tashqari yuqori dozalari hayvonlar va odamlarda og'ir kasalliklarni keltirib chiqaradi (radiatsiya kasalligi deb ataladi) va o'limga olib kelishi mumkin. Juda kichik dozalarda radioaktiv nurlanish, asosan a-radiatsiya, aksincha, organizmga ogohlantiruvchi ta'sir ko'rsatadi. Bunga oz miqdorda radiy yoki radonni o'z ichiga olgan radioaktiv mineral suvlarning shifobaxsh ta'siri bog'liq.

2. Yorqin birikmalar.Radioaktiv nurlanish ta’sirida lyuminestsent moddalar porlaydi (qarang. § 213). Lyuminestsent moddaga (masalan, rux sulfidiga) juda oz miqdorda radiy tuzi qo'shib, doimiy yorug'lik beruvchi bo'yoqlar tayyorlanadi. Ushbu bo'yoqlar soatlar, diqqatga sazovor joylar va boshqalarning siferblatlari va qo'llariga qo'llanilganda, ularni qorong'uda ko'rinadigan qiladi.

3. Yerning yoshini aniqlash. Atom massasi radioaktiv elementlar bo'lmagan rudalardan qazib olingan oddiy qo'rg'oshin 207,2 ni tashkil qiladi, bu minerallar hosil bo'lish vaqtida (eritma yoki eritmadan kristallanish) qo'rg'oshinni o'z ichiga olmaydi; bunday minerallarda mavjud bo'lgan barcha qo'rg'oshin uranning parchalanishi natijasida to'plangan. Radioaktiv parchalanish qonunidan foydalanib, mineral tarkibidagi qo'rg'oshin va uran miqdorining nisbati bo'yicha uning yoshini aniqlash mumkin.

Ushbu usul bilan aniqlangan, tarkibida uran bo'lgan turli xil kelib chiqadigan minerallarning yoshi yuz millionlab yillar bilan o'lchanadi. Eng qadimgi minerallarning yoshi 1,5 milliard yildan oshadi.

Izotoplar, ayniqsa radioaktivlar juda ko'p qo'llaniladi. Jadvalda. 1.13 izotoplarning sanoatda qo'llanilishining tanlangan namunalarini ko'rsatadi. Ushbu jadvalda keltirilgan har bir texnika boshqa sohalarda ham qo'llaniladi. Masalan, radioizotoplar yordamida moddaning sizib chiqishini aniqlash texnikasi qo'llaniladi: ichimliklar sanoatida saqlash tanklari va quvurlardan oqishni aniqlash uchun; uchun muhandislik inshootlarini qurishda

1.13-jadval. Radioizotoplarning ba'zi qo'llanilishi

er osti quvurlaridan oqishni aniqlash; energetika sanoatida elektr stansiyalarida issiqlik almashinuvchilaridan qochqinlarni aniqlash; neft sanoatida er osti quvurlaridan oqishni aniqlash uchun; asosiy kollektorlardan oqishni aniqlash uchun chiqindi va kanalizatsiya suvlarini nazorat qilish xizmatida.

Izotoplar ham keng qo'llaniladi ilmiy tadqiqot. Xususan, ular kimyoviy reaksiyalarning mexanizmlarini aniqlash uchun ishlatiladi. Misol sifatida, etil asetat kabi efirlarning gidrolizini o'rganish uchun barqaror kislorod izotopi 180 bilan belgilangan suvdan foydalanishni ko'rib chiqing (shuningdek, 19.3-bo'limga qarang). 180 izotopini aniqlash uchun massa spektrometriyasidan foydalanib, gidroliz paytida suv molekulasidagi kislorod atomi etanolga emas, balki sirka kislotasiga o'tishi aniqlandi.

Radioizotoplar biologik tadqiqotlarda yorliqli atomlar sifatida keng qo'llaniladi. Tirik tizimlardagi metabolik yo'llarni kuzatish uchun uglerod-14, tritiy, fosfor-32 va oltingugurt-35 radioizotoplari qo'llaniladi. Masalan, o'simliklar tomonidan o'g'itlangan tuproqdan fosforning emilishini fosfor-32 aralashmasi bo'lgan o'g'itlar yordamida kuzatish mumkin.

radiatsiya terapiyasi.

Ionlashtiruvchi nurlanish tirik to'qimalarni yo'q qilishi mumkin. Xatarli o'smalarning to'qimalari sog'lom to'qimalarga qaraganda radiatsiyaga ko'proq sezgir. Bu kobalt-60 radioaktiv izotopi bo'lgan manbadan chiqadigan g-nurlari yordamida saratonni davolash imkonini beradi. Radiatsiya bemorning tanasining o'simtadan ta'sirlangan hududiga yo'naltiriladi; Davolash seansi bir necha daqiqa davom etadi va har kuni 2-6 hafta davomida takrorlanadi. Mashg'ulot davomida bemorning tanasining barcha boshqa qismlari sog'lom to'qimalarning yo'q qilinishini oldini olish uchun radiatsiya o'tkazmaydigan material bilan ehtiyotkorlik bilan qoplanishi kerak.

Radiokarbon yordamida namunalar yoshini aniqlash.

Atmosferadagi karbonat angidridning kichik bir qismi radioaktiv izotopni o'z ichiga oladi. O'simliklar fotosintez paytida bu izotopni o'zlashtiradi. Shuning uchun barchaning to'qimalari

o'simliklar va hayvonlarda ham bu izotop mavjud. Tirik to'qimalarda doimiy radioaktivlik darajasi mavjud, chunki uning radioaktiv parchalanish tufayli kamayishi atmosferadan doimiy ravishda radiokarbon bilan ta'minlanadi. Biroq, o'simlik yoki hayvonning o'limi sodir bo'lishi bilanoq, uning to'qimalariga radiokarbon oqimi to'xtaydi. Bu o'lik to'qimalarning radioaktivlik darajasining bosqichma-bosqich pasayishiga olib keladi.

Izotopning radioaktivligi -parchalanishga bog'liq

Geoxronologiyaning radiokarbonli usuli 1946 yilda V.F. U uchun qabul qilgan Libbi Nobel mukofoti Bu usul arxeologlar, antropologlar va geologlar tomonidan 35 000 yilgacha bo'lgan namunalarni aniqlashda keng qo'llaniladi. Ushbu usulning aniqligi taxminan 300 yil. Eng yaxshi natijalar jun, urug'lar, qobiqlar va suyaklarning yoshini aniqlashda olinadi. Namuna yoshini aniqlash uchun uning tarkibidagi 1 g uglerod uchun p-nurlanishning faolligi (daqiqada parchalanish) o'lchanadi. Bu izotop uchun radioaktiv parchalanish egri chizig'idan foydalanib namunaning yoshini aniqlash imkonini beradi.

Yarim yemirilish davri 5700 yil. Atmosfera bilan faol aloqada bo'lgan tirik to'qimalar 1 g uglerod uchun 15,3 dispers / min faollikka ega. Ushbu ma'lumotlar talab qiladi:

a) uchun yemirilish konstantasini aniqlang

b) uchun yemirilish egri chizig'ini qurish

c) vulqondan kelib chiqqan AQShdagi Oregon ko'li kraterining yoshini hisoblang. Vaqtida daraxt ag'darilgani aniqlangan

Ko'lning paydo bo'lishiga olib kelgan otilish 1 g uglerod uchun 6,5 dispers / min faollikka ega.

a) Yemirilish konstantasini tenglamadan topish mumkin

b) Yemirilish egri chizig'i faoliyatning vaqtga nisbatan syujetidir. Ushbu egri chiziqni chizish uchun zarur bo'lgan ma'lumotlar namunaning yarimparchalanish davri va boshlang'ich faolligidan (tirik to'qimalarning faolligi) hisoblanishi mumkin; bu ma'lumotlar jadvalda keltirilgan. 1.14. Parchalanish egri chizig'i rasmda ko'rsatilgan. 1.32.

v) Ko'lning yoshini yemirilish egri chizig'i yordamida aniqlash mumkin (1.32-rasmdagi kesik chiziqlarga qarang). Bu yosh 7000 yil.

1.14-jadval. Namunalarning yoshini aniqlashda foydalaniladigan uglerodning radioaktiv parchalanish egri chizig'ini yaratish uchun ma'lumotlar

Guruch. 1.32. Radioaktiv izotoplarning parchalanish egri chizig'i

Yer va Oydagi ko'plab jinslar yarim yemirilish davriga ega radioizotoplarni o'z ichiga oladi. Ushbu radioizotoplarning nisbiy tarkibini bunday jinslar namunalaridagi parchalanish mahsulotlarining nisbiy tarkibi bilan o'lchash va solishtirish orqali ularning yoshini aniqlash mumkin. Geoxronologiyaning uchta eng muhim usuli izotoplarning nisbiy ko'pligini (yarimparchalanish yillari) aniqlashga asoslangan. (yarim yemirilish yillari) va (yarim yemirilish yillari).

Kaliy va argon bilan tanishish usuli.

Slyuda kabi minerallar va dala shpatining ba'zi navlari oz miqdorda kaliy-40 radioizotopini o'z ichiga oladi. U parchalanadi, elektronni ushlab turadi va argon-40 ga aylanadi:

Namuna yoshi argon-40 bilan solishtirganda namunadagi kaliy-40 ning nisbiy tarkibi haqidagi ma'lumotlardan foydalanadigan hisob-kitoblar asosida aniqlanadi.

Rubidiy va stronsiyni aniqlash usuli.

Grenlandiyaning g'arbiy sohilidagi granitlar kabi er yuzidagi eng qadimgi jinslarning ba'zilarida rubidium mavjud. Barcha rubidiy atomlarining taxminan uchdan bir qismi radioaktiv rubidiy-87 dir. Bu radioizotop stronsiy-87 barqaror izotopiga parchalanadi. Namunalarda rubidiy va stronsiy izotoplarining nisbiy tarkibi haqidagi ma'lumotlardan foydalanishga asoslangan hisob-kitoblar bunday jinslarning yoshini aniqlash imkonini beradi.

Uran va qo'rg'oshin uchun tanishish usuli.

Uran izotoplari parchalanib, qoʻrgʻoshin izotoplariga aylanadi. Uran aralashmalari bo'lgan apatit kabi minerallarning yoshini ularning namunalaridagi uran va qo'rg'oshinning ma'lum izotoplari tarkibini solishtirish orqali aniqlash mumkin.

Ta'riflangan uchta usul ham quruqlikdagi jinslarning sanasini aniqlash uchun ishlatilgan. Olingan ma'lumotlar Yerning yoshi yil ekanligini ko'rsatadi. Bu usullar kosmik ekspeditsiyalardan Yerga olib kelingan Oy jinslarining yoshini aniqlashda ham foydalanilgan. Bu zotlarning yoshi 3,2 yoshdan.