Radioatividade como evidência da estrutura complexa dos átomos. História de descoberta, experiências, tipos de radioatividade

Após a abertura da lei periódica,Durante muito tempo, uma questão permaneceu completamente incompreensível para os cientistas. Por que as propriedades dos produtos químicos dependem da sua massa atômica? Os pesquisadores não conseguiram entender a própria razão da periodicidade. Eles tinham que lidar com a lei física que subjazia o sistema periódico.

O fruto das mãos humanas ou um fenômeno natural?

O fenômeno da radiação realmente existiasempre. As pessoas desde o início de sua história viveram no meio do chamado campo radioativo natural. Mas a radioatividade como evidência da estrutura complexa do átomo tornou-se um fenômeno bem conhecido apenas no início do século XX.

Do espaço à superfície da terra vem parteradiação ionizante. As pessoas também são irradiadas dessas fontes que estão contidas nas entranhas da Terra e em minerais. Mesmo no corpo humano são aquelas substâncias que são comumente chamadas de radionuclídeos. Mas até o final do século 19, os cientistas só podiam adivinhar sobre tudo isso.

Ignorância da radioatividade

Radioatividade como evidência de um complexoA estrutura dos átomos era desconhecida para os mineiros comuns. Por exemplo, no século 16, nas minas de chumbo na Áustria, da chamada doença da montanha, os mineiros morreram massivamente na idade de apenas 30-40 anos. As mulheres locais se casaram várias vezes, já que a mortalidade dos mineiros excedeu a taxa de mortalidade da população comum em mais de 50 vezes. Então, sobre essa recepção, como medida de radioatividade, ainda não sabia. As pessoas nem podiam imaginar que o minério de chumbo poderia conter urânio perigoso. Somente em 1879, os médicos descobriram que a "doença da montanha" é realmente câncer de pulmão.

Descoberta de processos radioativos Becquerel

No final do século XIX, os estudos foramO resultado da qual a radioatividade como evidência da complexa estrutura dos átomos tornou-se evidente para a sociedade. Em 1896, o pesquisador AA Becquerel determinou que as substâncias contendo urânio podem iluminar a placa fotográfica no escuro. Mais tarde, o cientista conseguiu descobrir que não só o urânio possui tal propriedade. Então, a química polonesa Maria Sklodowska-Curie, juntamente com o marido Pierre Curie, descobriu dois novos radionuclídeos: o polônio e o rádio.

A experiência de Becquerel foi bastante simples. Ele tomou sais de urânio, embalou-os em um pano de cor escura e depois exibiu no sol para ver como a energia armazenada por esta substância seria re-emitir. Mas um dia o cientista notou que o prato fotográfico começa a brilhar mesmo quando os sais de urânio não estavam expostos ao sol. Isso levou à descoberta da radioatividade. Becquerel chamou os raios X de raios desconhecidos (semelhante ao nome do raio-X).

Experimentos de Rutherford

A radioatividade adicional foi levada pelo cientista inglêsErnest Rutherford. Em 1899, ele realizou um experimento para estudar esse fenômeno. Foi concluído o seguinte. O cientista pegou o sal de urânio e colocou-o em um cilindro feito de chumbo. Através de uma abertura estreita, um fluxo de partículas alfa ocorreu em um prato fotográfico localizado no topo. No início das experiências, Rutherford não usou uma placa eletromagnética.

Portanto, um prato fotográfico, como no anteriorexperimentos, foi iluminado no mesmo ponto. Então Rutherford começou a conectar um campo magnético. Com seu pequeno valor, o feixe começou a dividir em dois. Quando o campo magnético aumentou ainda mais, apareceu um ponto escuro no prato. Assim, foram descobertos vários tipos de radioatividade: radiação alfa, beta e gama.

Conclusões de estudos

Depois de todas essas experiências e tornou-se famosoradioatividade como evidência da estrutura complexa dos átomos. Afinal, descobriu que são os processos dentro do núcleo atômico que levam a tal radiação. É apropriado recordar aqui que, desde os dias da Grécia Antiga, o átomo era considerado uma partícula indivisível do universo. A própria palavra "átomo" significava "indivisível". Como resultado, cientistas da pesquisa aprenderam sobre a radiação eletromagnética espontânea, bem como sobre as novas partículas de átomos - de modo que um passo sério foi feito pela física. A radioatividade, que foi descoberta pelos luminares da ciência no início do novo século, provou que o átomo está realmente dividido em partes.

A estrutura do átomo

Estudos experimentais foramestá confirmado que o átomo possui uma estrutura complexa. Consiste em um núcleo e elétrons carregados negativamente. Em 1932, os pesquisadores domésticos D. Ivanenko e E. Gapon, e também independentemente deles, o físico alemão Heisenberg propôs um modelo da estrutura do átomo, chamado de protão-nêutron. De acordo com este conceito, o átomo consiste em partículas chamadas prótons e nêutrons. Eles estão unidos em um grupo comum de nucleons.

Praticamente toda a massa do átomo está em seu núcleo. Os protões, os nêutrons e os elétrons formam uma categoria de partículas elementares. Como resultado da pesquisa experimental, foi estabelecido que o número de série de uma substância em um sistema periódico de elementos é igual à carga de seu núcleo.

Propriedades de radionuclídeos

Para entender o que constitui umradioactividade e como ela está relacionada à estrutura do núcleo de um átomo, é necessário dominar alguns termos simples. Por exemplo, os radionuclídeos são agora chamados de isótopos radioativos. Eles diferem dos instáveis ​​porque têm meias-vidas diferentes.

Isótopos radioativos, transformando-se em outrosisótopos, tornam-se fontes de radiação ionizante. Radionuclídeos diferentes têm diferentes graus de instabilidade. Alguns podem decadir por centenas e milhares de anos. Tais radionuclídeos são chamados de longa vida. Como exemplo, todos os isótopos do urânio podem servir. Os radionuclídeos de curta duração, em contraste, se desintegram muito rapidamente: em segundos, minutos ou meses.

Qual é a medida da radioatividade?

A unidade de radioatividade é 1 Becquerel. Se ocorrer uma desintegração em um segundo, então é dito que a atividade de um ou outro isótopo é igual a um Becquerel. Atividade - este é o valor que permite estimar o poder da decadência aritmeticamente. Anteriormente, os cientistas usavam uma unidade diferente de radioatividade - Curie. A relação entre eles é a seguinte: para 1 Ki, existem 37 bilhões de Bq.

É necessário distinguir a atividade de diferentesa quantidade da substância, eg 1 kg e 1 mg. A atividade de uma certa quantidade de matéria na ciência geralmente é chamada atividade específica. Esse valor é inversamente proporcional à meia-vida.

Perigo de radioatividade

Radioatividade como evidência de um complexoA estrutura dos átomos foi considerada um dos fenômenos mais perigosos. Tendo aprendido mais sobre esse fenômeno, as pessoas começaram a temer razoavelmente suas conseqüências. Muitas pessoas tiveram a impressão de que a maior ameaça poderia ser a radiação gama. Mas isso não é verdade, pelo menos não põe em perigo a vida. A irradiação de radiação é muito mais perigosa devido à sua capacidade penetrante. Claro, nos raios gama, esta figura é maior do que, por exemplo, nos raios beta. Mas o perigo é determinado não por este indicador, mas por uma dose.

A mesma dose pode ser segura paraum homem com um peso corporal e perigoso para outro. O efeito da radiação ionizante é determinado usando a taxa de dose absorvida. Mas mesmo isso não é suficiente para avaliar danos. Afinal, nem todas as radiações são igualmente perigosas. O fator de risco de radiação é chamado de fator de pesagem. A unidade de radioatividade usada para estimar a dose de radiação com um fator de ponderação é chamada de sievert.