Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Глава 2. Конституция и свойства минералов 97 ется при перегруппировках электронов; ядра атомов при этом не претер певают никаких изменений. Явления же радиоактивных превращений, наоборот, связаны с превращениями, происходящими в самих ядрах. В связи с этим необходимо напомнить о строении атомных ядер. Установлено, что в строении атома принимают участие три основных вида частиц: протон и нейтрон — в ядре, электрон — в окружении ядра. Число протонов равно атомному номеру, а число нейтронов — разности между массовым числом (близким к атомному весу) и атомным номером. Рассматривая Периодическую систему элементов (см. табл. 2), легко ви деть, что в первых рядах элементов числа протонов и нейтронов ядра ато ма обычно равны друг другу. По мере перехода к более тяжелым элементам мы замечаем, что число нейтронов по сравнению с протонами постепенно возрастает (так полагается для достижения минимума энергии, а следова тельно, и устойчивости ядра). В последнем ряду устанавливается уже весь ма значительный избыток нейтронов по отношению к протонам. Например, ядро тяжелого урана U 238 содержит 92 протона и 146 нейтронов (238 – 92), а ядро изотопа U 235 — на три нейтрона меньше (при том же числе протонов). Эти последние элементы периодической системы обладают не впол не устойчивыми ядрами атомов. Для таких элементов весьма характерны явления так называемого радиоактивного распада, выражающиеся в не' прерывном испускании: 1) αчастиц, т. е. ядер атомов гелия, обладающих атомным номером 2 и массовым числом 4; они выбрасываются с громадной скоростью и ионизируют воздух, т. е. делают его проводником электричества; испускание этих частиц приводит к тому, что атом данного эле мента последовательно превращается в атомы более легких эле ментов, причем атомный номер при вылете каждой частицы умень шается на две, а масса — на четыре единицы; 2) βчастиц, равнозначных электронам; испускание одной такой час тицы, естественно, приводит к увеличению заряда ядра на единицу (при сохранении массового числа); следовательно и атомный но мер продукта превращения увеличивается на единицу; 3) γлучей, представляющих собой электромагнитное излучение, по добное рентгеновским лучам. Это непрерывное превращение атомов, сопровождающееся большим расходом энергии, протекает вне зависимости от температуры и давления. Конечными продуктами, образующимися в результате последовательных испусканий α и βчастиц, являются устойчивые изотопы свинца. Скорость распада образующихся промежуточных атомов колеблется в весьма широ ких пределах от долей секунды до миллиардов лет. Время, необходимое для распада половины всего количества атомов данного изотопа, называ ется «периодом полураспада». Оно постоянно для каждого изотопа. Общая часть 98 Установлены три ряда последо вательных радиоактивных превра щений: 1) ряд урана, начинающий ся с изотопа урана U 238 (рис. 32), где в числе промежуточных про дуктов распада образуется и радий с периодом полураспада 1600 лет; 2) ряд актиния, начинающийся с другого изотопа урана — U 235 и включающий в числе промежуточ ных продуктов превращений акти ний; 3) ряд тория, начинающийся с изотопа Th 232 . Радиоактивность минералов оп ределяется по производимой ими ионизации воздуха с помощью элек троскопов, ионизационных камер и различных систем счетчиков. Уран содержащие минералы, способные излучать химически активные лучи, оказывают сильное воздействие также на фотографическую плас тинку. Этим пользуются для полу чения так называемых радиогра фий. С этой целью отполированный образец руды в темной комнате или в ящике для проявления кладут на фотопластинку на определенное время. Активные лучи в светочувствитель ном слое производят обычное химическое действие. После проявления мес та сильного почернения будут указывать на наличие урансодержащих ми нералов. На позитивном изображении радиографии, т. е. на фотобумаге, светлые участки будут отвечать минералам, богатым радиоактивными эле ментами, черные — минералам, не содержащим их. Явление радиоактивного распада, протекающего в течение огромных периодов времени, используется при определении абсолютного геологи ческого возраста различных пород, в которых в свое время образовались радиоактивные минералы. Такое определение возраста возможно преж де всего потому, что скорость распада каждого радиоактивного вещества не только постоянна, но и не зависит ни от температуры, ни от происхо дящих химических реакций. Вторым важным обстоятельством является то, что содержание конечных продуктов распада (гелия и свинца) мине рала находится в прямой зависимости от времени, истекшего с момента образования радиоактивных минералов. жүктеу/скачать 4,45 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|