Природна радиоактивност

Крајем 19. века (1896) француски физичар Анри Бекерел – случајно ставио комад уранове руде на фотографску плочу која је била добро заштићена од утицаја светлости. Када је касније плоча развијена и фиксирана на њој се показала велика црна мрља на месту где се налазила уранова руда. Закључак: уранова руда зрачи неке невидљиве зраке који пролазе кроз хартију и утичу на фотографску плочу.

Марија и Пјер Кири – проналазе два нова елемента – радијум и полонијум – зраче знатно јаче од уранијума.

Појава да неки елементи спонтано емитују невидљиве зраке названа је радиокативност.

латинска реч radiare – зрачити

У почетку је природа овог зрачења била непозната. Касније је утврђено да ови зраци потичу из језгра радиоактивних елемената и настају због њиховог распадања.

На основу понашања зрачења у хомогеном електричном или магнетном пољу, Радерфорд је утврдио да постоје три врсте зрачења – $\alpha$ , $\beta$ и $\gamma$ .

Закључак:

$\alpha$ -распад – позитивне честице
$\beta$ -распад – негативне честице
$\gamma$ – распад – електронеутрално зрачење (електромагнетни таласи)

При распаду се тежи атоми трансформишу у лакше. При томе настају радиоактивни зраци.

Пример: радијум се распада и отпушта $\alpha$ , $\beta$ и $\gamma$ зраке и након низа преображаја настаје олово које није радиоактивно.

Природно су радиоактивни сви елементи периодног система иза олова. То значи да су ови елементи склони једном од три начина на који се језгра распадају, а то су: $\alpha$ -распад, $\beta$ -распад (три врсте) и $\gamma$ – распад.

Када распадање почне на њега не може да се утиче – не може ни да се убрза ни успори.

Приликом радиоактивног распада ослобађа се енергија радиоактивног распада.

Да би се описала брзина распадања атома уведена је величина која је названа период полураспада. Период полураспада је време за које се почетни број атома неког радиоактивног елемента смањи за половину.

Пример: периоди полураспада

радијум 1590 година
уран 4,5 милијарди година
гас радон 4 дана
кобалт 5 година

На основу ових података може да се одреди старост руде неког елемента.

Карактеристике

$\alpha$ зраци ( $\alpha$ честице):

позитивно наелектрисане честице – 2 протона и 2 неутрона – језгро хелијума – зато се зову $\alpha$ честице
брзина 20000 $\frac{km}{s}$
продорност мала – не могу да прођу ни кроз лист папира (0,1mm)
алуминијумска фолија 0,06 mm
домет у ваздуху до 3,5 cm, свака $\alpha$ честица на том путу произведе више десетина хиљада јона
један грам радијума избаци у секунди око 35 милиона a честица

$\beta$ зраци (честице):

негативно наелектрисане честице – електрони
брзина 200000 $\frac{km}{s}$
продорност већа од $\alpha$ честица (100 пута)- пролазе кроз тањи лист алуминијума или кроз тању стаклену плочу
пролазе кроз лист папира дебљине 1 mm
зауставља их алуминијуксма фолија дебљине 5 mm

$\gamma$ зраци:

електромагнетни таласи – као и светлосни, али много мање таласне дужине тако да се не виде
брзина је једнака брзини светлости
врло су продорни – пролазе кроз бетон дебљине 1 метар, али не могу да прођу кроз олово исте дебљине (пролазе кроз олово дебљине 20cm)

Примери:

$_{92}^{238}\textrm{U}=_{90}^{234}\textrm{Th}+_{2}^{4}\textrm{}$ $\alpha$