Уран , торій і деякі інші елементи мають властивість безперервно і без будь-яких зовнішніх впливів випромінювати невидимі промені, які здатні проникати крізь непрозорі екрани і виявляти фотографічну та іонізаційну дію.
Властивість самовільного випромінювання таких променів дістала назву радіоактивності. Елементи, що мають ці властивості, називаються радіоактивними елементами, а випромінювані ними промені – радіоактивними променями.
Радіоактивні властивості були вперше виявлені в урану французьким фізиком А. Беккерелем у 1896 році.
Після відкриття Беккереля М.Кюрі дослідила більшу частину відомих елементів і їх сполук, щоб встановити, чи не мають деякі з них радіоактивних властивостей. Досліди привели до таких результатів:
- Радіоактивність виявляють не тільки уран, а й усі його сполуки. Радіоактивність була виявлена у торію і його сполук.
- Радіоактивність препарату з будь-яким складом дорівнює радіоактивності чистих урану або торію, взятих у кількості, в якій вони містяться в цьому препараті.
Ці висновки вияснили той факт, що радіоактивність – це не молекулярне явище, а внутрішня властивість атомів радіоактивного елемента.
Крім чистих елементів і їх сполук, М.Кюрі дослідила різні природні мінерали. Це привело до відкриття нового хімічного елемента, який мав дуже сильні радіоактивні властивості. Його було названо радієм ( променистий) .
Дальші дослідження показали, що всі елементи, у яких порядковий номер перевищував 83, були радіоактивними. Вони були знайдені у вигляді невеликих домішок до урану, радію і торію.
Крім елементів кінця таблиці Менделєєва радіоактивними виявилися також елементи калій, рубідій і самарій. Але їх радіоактивність дуже мала. Під час своїх досліджень подружжя Кюрі відкрило ще один новий радіоактивний елемент – полоній, названий так в честь батьківщини Марії Польщі. А в 1908 роц і Резерфорд відкрив радіоактивний газ радон.
Досліджуючи випромінювання урану, було встановлено, що уран випускає складні промені. В магнітному і електричному полях ці промені діляться на три види: a - промені, ß - промені і y - промені.
Дослідження цих променів показало, що
a - промені - це потік позитивно заряджених частинок (a - частинок), які мають заряд +2 і атомну масу 4 аом. Було встановлено, що ці частинки є ядрами атома гелію ( 2He4 ). ß - промені виявилися потоком швидких електронів (ß - частинок ), а y - промені – це потік дуже коротких електромагнітних хвиль.
У магнітному полі потоки заряджених частинок відхилялися у протилежні боки, а потік електромагнітних хвиль не відхилявся цілком.
a - , ß - , y - промені дуже відрізняються між собою за властивостями, зокрема за їх здатністю проникати крізь речовину.
a - частинки повністю поглинаються вже аркушем паперу товщиною близько 0,1 мм. Потік ß - частинок поглинається повністю шаром алюмінію товщиною в кілька міліметрів. Потік y - променів поглинається шаром свинцю товщиною понад 20 см.
У розвитку знань про “мікросвіт”, зокрема у вивченні явищ радіоактивності, виняткову роль відіграли прилади, які дали можливість реєструвати щонайменшу дію однієї найменшої частинки атомних розмірів. До таких приладів відносяться: спінтарископ, лічильник Гейгера – Мюллера, камера Вільсона, бульбашкова камера і метод товстошарових фотоемульсій.
Спінтарископ служить для візуального способу спостереження сцинтиляцій. Його дно – це екран покритий шаром люмінесціюючої речовини. При попаданні на цей екран швидкої зарядженої частинки спостерігаються світлові спалахи – сцинтиляції. Їх і спостерігають візуально.
Лічильник Гейгера – Мюллера дає можливість реєструвати окремі заряджені частинки по їх іонізаційній дії на газ у лічильнику.
Камера Вільсона– прилад для спостереження шляхів швидких заряджених частинок. Слід частинки залишається у парі, яка заповнює камеру. Сліди ( треки ) різних частинок різні. Важкі a - частинки залишають товстий короткий слід,
ß - частинка залишає довгий тонкий слід, а y - промені взагалі не залишають слідів у камері. Одержані у камері сліди можна фотографувати і одержувати фотографії. Такі фотографії показані на мал.1.
Бульбашкова камера також служить для одержання треків частинок. Тут сліди залишаються у шарі перегрітої рідини і мають вигляд ланцюжка бульбашок пари. Бульбашкова камера зручна тим, що частинка у рідині втрачає більше енергії, ніж у газі. Це дає можливість точніше визначити напрям руху частинки і її енергію.
Метод товстошарових фотоемульсій дає можливість одержати довгі сліди частинок і їх грунтовно досліджувати.
Під час радіоактивності нестійкі атоми радіоактивних елементів час від часу самовільно розпадаються. При цьому утворюються ядра інших елементів. Таким чином радіоактивний розпад – це випромінювання радіоактивних променів, яке супроводиться перетворенням одного хімічного елемента в інший.
Розрізняють a - розпад - випромінювання a - частинок і ß - розпад – випромінювання ß - частинок.
При таких перетвореннях виконуються різні закони з береження:
- закон збереження електричного заряду: сумарний електричний заряд ядер і частинок до реакції дорівнює сумарному електричному зарядові всіх продуктів після реакції;
- закон збереження маси: маса частинок, які вступають в реакцію дорівнює масі одержаних частинок речовини і фотонів випромінювання.
Такі перетворення можна характеризувати правилами зміщення:
При a - розпаді новоутворений елемент переміщується в таблиці Менделєєва на дві кліточки вліво, а його масове число зменшується на 4 одиниці:
ZY А ⇒ 2 a 4 + Z - 2 X А - 4
92 U 238 ⇒ 90 Th 234 + 2 He 4
При b - розпаді новоутворений елемент переміщується на одну кліточку вправо в таблиці Менделєєва, а його масове число не міняється:
ZY А ⇒ -1 ß 0 + Z+1 X А
89 Ac 227 ⇒ 90 Th 227 + -1 e 0
Більшість радіоактивних речовин випромінює тільки один вид частинок: або a - частинки або ß - частинки. Випромінювання частинок часто супроводжується випромінюванням y - променів.
Нові ядра, які утворилися внаслідок радіоактивного розпаду, можуть також бути радіоактивними і розпадатися. Такий процес може відбуватися до тих пір, поки на якому – небудь етапі не утвориться стійкий елемент.
Спонтанний розпад радіоактивних ядер, який відбувається в природніх умовах, називають природньою радіоактивністю.
Різні радіоактивні елементи розпадаються по-різному, одні швидше, інші - повільніше. Величина, яка характеризує швидкість розпаду радіоактивного елемента, називається періодом піврозпаду – Т.
Період піврозпаду вимірюється часом, протягом якого число атомів радіоактивного елемента зменшується наполовину.
Для радію період піврозпаду рівний 1620 років, для урану мільярд років, для радону – 3,82 дня. Ядра деяких радіоактивних елементів такі нестійкі, що їх період піврозпаду вимірюється мікросекундами.
| 
